Question

20．為了研究滑動摩擦力大小的因素，某同學做了如圖所示的實驗．

（1）實驗中要使彈簧秤的示數等于木塊所受滑動摩擦力的大小，應使木塊在彈簧秤拉力的作用下做勻速直線運動．
（2）甲、乙兩圖所示的實驗說明了：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）甲、丙兩圖所示的實驗說明了：在壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大．
（4）上述實驗表明：滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面粗糙程度有關．
（5）上述實驗采用了控制變量的研究方法．
（6）小明同學總感覺滑動摩擦力還應與接觸面積的大小有關，猜想：“面積越大，滑動摩擦力越大”．那么，他應怎樣用這些器材驗證他的猜想是否正確呢？請你寫出他的探究過程：
步驟（1）：把木塊平放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₁；
步驟（2）：把木塊側放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₂；分析比較：如果F₁=F₂，則滑動摩擦力跟物體間的接觸面積無關；如果F₁＞F₂，則接觸面積越大，滑動摩擦力就越大．

Answer 1

分析 （1）實驗中研究的是木塊受到的滑動摩擦力的大小，彈簧測力計測量的是木塊受到的拉力，只有木塊做勻速直線運動時拉力的大小才等于摩擦力；
（2）由甲、乙兩圖可知接觸面的粗糙程度相同，壓力的大小不同，可得出壓力越大，摩擦力越大的結論；
（3）由甲、丙兩圖可知壓力的大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可得出接觸面越粗糙，摩擦力越大的結論；
（4）可根據（2）、（3）兩問的結論得出摩擦力的影響因素；
（5）這是研究幾個因素對摩擦力的影響，要用控制變量法；
（6）要探究滑動摩擦力跟接觸面積有關時，采用控制變量法，控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面積大小．

解答 解：
（1）用彈簧測力計勻速拉動木塊時，木塊做勻速直線運動受到的力是平衡力，根據二力平衡的知識，此時摩擦力的大小等于彈簧測力計對木塊拉力的大小；
（2）甲、乙兩圖實驗中，木塊和木板接觸面的粗糙程度相同，乙圖中木塊的上方增加了一個砝碼，壓力增大了，摩擦力不同，這說明：在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）甲、丙兩圖實驗中，木塊對接觸面的壓力不變，丙圖中接觸面更粗糙，摩擦力不同，這說明：在壓力大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）根據（2）、（3）結論可得出：滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關；
（5）該實驗運用了控制變量法；
（6）要探究滑動摩擦力跟接觸面積的關系，應采用控制變量法，控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面積大小．
步驟1：把木塊平放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₁；
步驟2：把木塊側放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₂；
分析比較：如果F₁=F₂，則滑動摩擦力跟物體間的接觸面積無關；如果F₁＞F₂，則接觸面積越大，滑動摩擦力就越大．
故答案為：（1）勻速直線；
（2）在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大；
（3）在壓力相同時，接觸面越粗糙；
（4）壓力大小和接觸面粗糙程度；
（5）控制變量；
（6）步驟1：把木塊平放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₁；
步驟2：把木塊側放在長木板上，勻速拉動彈簧測力計，記下測力計的示數F₂；
分析比較：如果F₁=F₂，則滑動摩擦力跟物體間的接觸面積無關；如果F₁＞F₂，則接觸面積越大，滑動摩擦力就越大．

點評 本題是探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗，主要考查了控制變量法和二力平衡條件的應用，屬基礎性問題，難度不大．