Question

2．如圖所示是小明“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)．銅塊和木塊的大小和形狀完全相同．在實(shí)驗(yàn)前，小明提出了以下幾種猜想：
猜想一：滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)
猜想二：滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
猜想三：滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小有關(guān)

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體沿水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小，這樣做的依據(jù)是：二力平衡．
（2）比較甲、乙兩圖，可得到的結(jié)論是接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（3）圖乙、丙中銅塊和木塊疊在一起的目的是使壓力相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)有關(guān)．
（4）要“探究滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小是否有關(guān)”，小明將木塊和銅塊做為一個(gè)整體豎著放置在長(zhǎng)木板上，如丁圖，測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小并與乙比較．你認(rèn)為他的探究方案中存在的主要缺陷是：沒(méi)有控制接觸面的粗糙程度相同．
（5）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究猜想二，又設(shè)計(jì)了如下方案：
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出銅塊和木塊的重力大小分別為G₁和G₂；
②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長(zhǎng)木板上測(cè)出滑動(dòng)摩擦力大小分別為f₁和f₂；
比較$\frac{f_1}{G_1}$和$\frac{f_2}{G_2}$的大小關(guān)系，獲得結(jié)論．（提示：此時(shí)物塊對(duì)木板的壓力大小即為重力大�。�）
老師肯定了小明的方案，因?yàn)椋?br />（Ⅰ）路程與時(shí)間的比值即單位時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的路程，反映了物體運(yùn)動(dòng)的快慢；同樣道理，滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動(dòng)摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度．
（Ⅱ）我們學(xué)過(guò)的利用比值法定義的物理量還有密度．

Answer 1

分析 （1）從二力平衡的角度來(lái)分析回答；
（2）根據(jù)控制變量法，明確變量和不變量，再進(jìn)一步依據(jù)變化關(guān)系得出結(jié)論；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，據(jù)此來(lái)進(jìn)行分析；
（4）若要探究摩擦力大小與接觸面積的關(guān)系，應(yīng)控制壓力和接觸面的粗糙程度均相同；
（5）（I）通過(guò)對(duì)比值定義法的理解，分析實(shí)驗(yàn)中所設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的意義；（II）并列舉利用此種方法的物理量．

解答 解：
（1）只有當(dāng)二力平衡時(shí)拉力與摩擦力才相等，所以要求此時(shí)要做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
（2）根據(jù)控制變量法，甲乙兩圖中接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，因此可得出結(jié)論：接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（4）丁圖中，將物塊側(cè)放，雖然壓力相同，但沒(méi)有控制接觸面的粗糙程度相同，所以結(jié)論沒(méi)有說(shuō)服力；
（5）（I）分析小明所設(shè)計(jì)的方案可知，這是一種通過(guò)比值法來(lái)進(jìn)行的比較，因此，由題意知：滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動(dòng)摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度；
（II）類(lèi)似利用比值法來(lái)定義的物理量還有密度、壓強(qiáng)、功率等．
故答案為：
（1）勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；二力平衡；
（2）接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）壓力；接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（4）沒(méi)有控制接觸面的粗糙程度相同；
（5）（I）單位壓力；接觸面的粗糙程度；（II）密度．

點(diǎn)評(píng) 此題從一個(gè)實(shí)驗(yàn)入手，考查了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，包括控制變量法的運(yùn)用、二力平衡的運(yùn)用、比值定義法的理解，此題綜合性較強(qiáng)．