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15.如圖1所示,是同學們探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”的實驗,其中使用的木塊因木紋不同,側面比正面粗糙.

小明選擇四種不同的接觸面,通過在木塊上增減砝碼改變壓力,對木塊受到的滑動摩擦力進行了12次測量,實驗數據整理如表:
接觸面序號壓力/N摩擦力/N接觸面序號壓力/N摩擦力/N


木塊正
面與木
板面
11.70.3

木塊正
面與玻
璃面
71.70.4
23.70.883.71.3
35.71.295.71.8


木塊側
面與木
板面
41.70.6

木塊側
面與玻
璃面
101.70.4
53.71.5113.71.0
65.72.5125.71.6
(1)實驗中應使用彈簧測力計水平拉動木塊,使其在長木板(或玻璃)上做勻速直線運動,此時摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數.
(2)分析表中序號為1、2、3(或4、5、6…)的三組實驗數據可得出結論:在其他條件相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大
(3)小明比較情況一和情況三中的實驗數據發現,壓力相同時,木塊在玻璃表面上受到的摩擦力更大,分析得出:情況三(木塊正面與玻璃面)比情況一(木塊正面與木板面)的接觸面粗糙.他的依據是,在其他條件相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大.
(4)同組的曉宏提出不同意見,他認為玻璃表面比木板表面光滑得多,情況三(木塊正面與玻璃面)比情況一(木塊正面與木板面)的接觸面要光滑.當壓力相同時,木塊在玻璃表面上受到的摩擦力應該更小.
于是,同學們進一步分析了情況三和情況四中的實驗數據,發現:當壓力為1.7N時,兩種情況的摩擦力均為0.4N,但是隨著壓力的增大,出現壓力相同,接觸面變光滑時摩擦力更大.
(5)為什么出現“接觸面變光滑摩擦力反而增大”?曉宏聯想到家里使用的吸盤式塑料掛衣鉤,如圖2所示.把掛衣鉤的吸盤壓在普通墻面上時,掛衣鉤掛不住物體;當把掛衣鉤的吸盤同樣壓在玻璃、瓷磚等光滑的墻面上時,就可以懸掛較重的物體.
由此曉宏猜想可能是:大氣壓使接觸面之間的壓力增大,從而增大了摩擦力.這種猜想是否合理?還有其他原因嗎?他準備和同學們分頭查閱資料,并咨詢老師繼續進行探究.

分析 (1)兩個力滿足大小相等、方向相反、同一直線、同一物體,則這兩個力是一對平衡力,物體在平衡力的作用下一定靜止或勻速直線運動;
(2)(3)本題根據控制變量法的思想,由表格中的數據發現摩擦力的相關規律;
(4)(5)對比情況三、四可以發現與所學知識點不符的現象,其他因素一定時,接觸面越光滑,反而摩擦力越小,題中采用類比的方法,讓同學提出兩種猜想,考查同學的猜想能力.

解答 解:
(1)根據二力平衡的條件可以判斷,拉著木塊勻速運動,拉力與摩擦力二力平衡;此時摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數;
(2)分析表格中情況一,壓力是1.7N、3.7N、5.7N時,摩擦力分別是0.3N、0.8N、1.2N,
得出結論:在接觸面情況相同時,壓力越大,摩擦力越大;
(3)對比情況一、三中壓力相同的數據,如壓力為1.7N時,在木板表面上摩擦力為0.3N,在玻璃表面上摩擦力為0.4N.木塊在 玻璃表面上受到的摩擦力更大,分析得出:情況三(木塊正面與玻璃面)比情況一(木塊正面與木板面)的接觸面粗糙.他的依據是,在其他條件相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大;
(4)對比情況三、四,壓力逐漸增大,依次是1.7N、3.7N、5.7N時,木塊光滑一面受的摩擦力依次為0.4N、1.3N、1.8N,木塊粗糙一面受的摩擦力依次為0.4N、1.0N、1.6N,
得出結論:壓力相同,木塊表面較光滑的摩擦力更大;
(5)由熟悉的生活現象引發猜想:
大氣壓使接觸面之間的壓力增大,從而增大了摩擦力,吸盤壓緊能吸附在一起,說明大氣存在壓強.
故答案為:(1)勻速直線;(2)在其他條件相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大;(3)玻璃; 接觸面越粗糙;(4)大;(5)大氣壓.

點評 (1)測摩擦力的方法是等效替代法,當物體勻速拉動時,拉力與摩擦力二力平衡,所以拉力大小等于摩擦力大小;
(2)通過實驗數據發現實驗規律,要以題中的數據為準,不能依據已有的知識經驗,本題中就有和已有知識經驗相沖突之處.

練習冊系列答案
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為實現上述功能,應采用圖2中哪幅電路圖?A;若壺蓋未合上,水會一直沸騰,但壺不能自動斷開,這是因為壺內水蒸氣量不足導致哪個開關無法自動斷開?S1,水燒干前,為什么壺的溫度不會達到125℃?燒水壺的燒水效率變大?變小?還是不變?

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