Question

15．小剛同學在學習了滑動摩擦力之后，認為兩物體間的滑動摩擦力的大小可能與兩物體的接觸面積有關，于是他通過實驗探究這個問題．
（1）他用圖甲做實驗，應該拉動木塊作勻速直線運動，此時彈簧測力計的指針位置如圖甲所示，它的示數是1.6 N．
（2）他發現采用圖甲的實驗裝置測量木塊與長木板之間的摩擦力時，彈簧測力計示數步穩定，很難讀數，其原因是很難保持木塊做勻速直線運動．
（3）為了解決彈簧測力計不穩定的問題，該同學對圖甲裝置進行改進，采用圖乙進行實驗，木塊與彈簧測力計相連，木塊與彈簧測力計相連，彈簧測力計水平固定，通過細繩水平拉動木板，使木板在木塊下面滑動，就解決了上述問題，這是因為無論長木板怎樣運動，木塊都處于靜止狀態，便于讀數．
（4）他用彈簧測力計測出木塊在水平面上做勻速直線運動時的摩擦力，然后將木塊沿豎直方向鋸掉一半，測得摩擦力的大小也變為原來的一半，他由此得出：當接觸面的粗糙程度一定時，接觸面越小，摩擦力越小，你認為他的結論正確嗎？為什么？不正確，沒有控制壓力相同

Answer 1

分析 （1）根據圖示彈簧測力計確定其分度值，然后讀出其示數；
（2）（3）木塊很難勻速，木塊不勻速，彈簧測力計的示數就不穩定，另外彈簧測力計是運動的，不好讀準示數．運動相對的，我們可以采用木塊不動，拉動木板，這樣彈簧測力計是靜止的，便于讀數．而且，木板的運動不要求勻速，便于操作；
（4）探究摩擦力與接觸面積的關系時，應控制接觸面粗糙程度和壓力大小相同而物體間的接觸面積不同．

解答 解：
（1）由圖甲所示測力計可知，其分度值為0.2N，示數為1.6N；
（2）由于在拖動正方體木塊時，很難讓木塊保持勻速直線運動狀態，才導致了彈簧測力計的示數不穩定；
（3）當拉動長木板運動的過程中，正方體木塊保持靜止狀態，根據二力平衡的條件知：此時彈簧測力計的示數等于摩擦力的大小．無論長木板是否做勻速直線運動，正方體木塊都處于靜止狀態（即平衡狀態），這樣拉力等于摩擦力，而且無論拉木板速度多少，摩擦力都一樣，不改變摩擦力大小．所以容易讀數；
（4）在探究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小的關系，他們應控制面的粗糙程度和壓力大小不變，改變接觸面積大小；實驗中將木塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變為原來一半．由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小是錯誤的，因為接觸面積減小一半的同時壓力也減小一半．
故答案為：（1）1.6；（2）很難保持木塊做勻速直線運動；（3）無論長木板怎樣運動，木塊都處于靜止狀態，便于讀數；（4）不正確，沒有控制壓力相同．

點評 此題是探究影響摩擦力的大小與什么因素有關的實驗，考查了對實驗的評析及二力平衡條件在實驗中的應用，把握住是否能保持正方體木塊勻速直線運動或靜止狀態，另外此實驗還考查了控制變量法的應用．