Question

20．小明要探究“滑動摩擦力的大小與什么因素有關”，他猜想影響滑動摩擦力大小的因素可能有：
①接觸面所受的壓力大小；
②接觸面的粗糙程度；
③接觸面積的大小． 接下來小明通過如圖所示實驗操作驗證他的猜想：

（1）為了測出滑動摩擦力的大小，實驗中彈簧測力計拉動木塊的要求是：沿水平方向勻速拉動；
（2）由甲、乙兩圖得到的結論是：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）圖甲和圖丙探究的問題是：滑動摩擦力跟接觸面粗糙程度的關系；
（4）小明要探究猜想③，他將木塊切去一半，重復甲的操作過程，如圖丁所示．他比較甲和丁 的實驗結果，得出結論：滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關．你認為他的結論可靠嗎？答：不可靠．小明在實驗中存在的問題是沒有控制壓力大小不變；
（5）實際操作時，用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動比較難，有人建議可以改進實驗，用 手拉長木板運動，并用彈簧測力計拉著木塊并且固定在墻壁上，這樣做的好處是不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作，同時也便于讀數．．

Answer 1

分析 （1）掌握二力平衡條件，要正確測出摩擦力的大小，需拉動木塊做勻速直線運動；
（2）要探究摩擦力大小與壓力大小的關系，需使接觸面積的粗糙程度和接觸面積大小相同，改變壓力大小；
（3）根據猜想，要探究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關系，需使壓力大小和接觸面積大小相同，改變接觸面的粗糙程度；
（4）要探究摩擦力大小與接觸面積的大小的關系，需使壓力大小和接觸面的粗糙程度相同，改變接觸面積的大小；
（5）實驗過程中很難保持物體進行勻速直線運動，可以使彈簧測力計固定，拉動物體下面的長木板，物體相對運動時，壓力不變，接觸面粗糙程度不變，滑動摩擦力不變，并且彈簧測力計處于靜止狀態，便于讀數，實驗過程中不必要求長木板進行勻速直線運動．

解答 解：（1）實驗中小明應該用彈簧測力計水平勻速直線拉動木塊在長木板上滑動，這是拉力和摩擦力是一對平衡力，摩擦力等于拉力；
（2）要探究摩擦力大小與壓力大小的關系，需使接觸面積的粗糙程度和接觸面積大小相同，改變壓力大小，所以應選擇甲圖和乙圖；
由圖知，在其他因素相同的情況下，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）要探究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關系，需使壓力大小和接觸面積大小相同，改變接觸面的粗糙程度，所以應選擇甲圖和丙圖；
由圖知，在其他因素相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）要探究摩擦力大小與接觸面積的大小的關系，需使壓力大小和接觸面的粗糙程度相同，改變接觸面積的大小，而小明將木塊切去一半，則在接觸面積變化的同時，壓力也發生了變化，所以得出錯誤結論；
（5）如圖2所示的實驗裝置中，木塊與彈簧測力計固定不動，拉動木板運動，該裝置的優點是：不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作；彈簧測力計固定不動，便于讀數．
故答案為：（1）沿水平方向勻速拉動；（2）在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；（3）滑動摩擦力跟接觸面粗糙程度的關系；（4）不可靠；沒有控制壓力大小不變；（5）不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作，同時也便于讀數．

點評 此題是探究“滑動摩擦力的大小與什么因素有關”的實驗，考查了學生對控制變量法的理解和應用，題目很典型．