Question

17．小明用如圖所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關．實驗時，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動．實驗時，小明記錄的部分數據如下表所示．

序號	木塊放置 情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計 示數/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上鋪棉布	6	1.8
5	平放	木板上鋪毛巾	6	3.0

（1）a．分析序號1、2、3三組數據可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關．在木板表面滑動摩擦力f的大小與接觸面所受壓力F大小的數學關系式是f=0.2F．（用f與F表示）
b．如要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關系，應選序號為1、4、5三組數據進行分析；
（2）小明在實驗時還發現：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數，且示數會變化．某次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖所示，其中0～4s木塊處于靜止狀態．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，則下列對木塊所處狀態的判斷，正確的是C．
A．靜止  B．勻速直線運動 C．靜止或勻速直線運動  D．條件不足，無法判斷．

Answer 1

分析 （1）要探究滑動摩擦力與接觸面所受的壓力的關系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實驗，并根據實驗現象總結實驗結論；根據實驗數據，求解滑動摩擦力和壓力的關系；要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實驗，并根據實驗現象總結實驗結論；
（2）分析圖象，結合二力平衡知識解析．

解答 解；（1）a、分析序號1、2、3三組數據可知：其他因素相同時，壓力越大，彈簧測力計示數越大，即滑動摩擦力越大，可得出結論：當接觸面粗糙程度和接觸面積相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
比較三組數據可知：$\frac{f}{F}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2，由此可以得出：f=0.2F；
b、要研究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關系，必須控制其他變量相同：表格中的木塊放置情況、壓力相同，木板表面情況不同，通過比較彈簧測力計示數大小關系得出實驗結論，應選擇1、4、5，通過實驗數據可知，其他因素相同時，接觸面的粗糙程度越大，彈簧測力計示數越大，即滑動摩擦力越大，可得出結論：當壓力和接觸面積相同時，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大；
（2）當木塊做勻速直線運動時，在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，根據二力平衡的知識可知，這兩個大小相等，方向相反，其中0～4s木塊處于靜止狀態，彈簧測力計示數2.3N，即拉力2.3N；根據圖象所示信息，如果實驗時木塊所受的拉力是2N，則木塊所處狀態是靜止或勻速直線運動，故判斷選：C；
故答案為：（1）a．f=0.2F；b.1、4、5；（3）2.3N；C；

點評 此題是探究影響滑動摩擦力的因素，主要考查了對二力平衡條件的應用及控制變量法；在此實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運動，要研究滑動摩擦力與一個量的關系，需要控制另一個量不變．