Question

2．小明在探究“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗時，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使它沿水平長木板勻速滑動，從而測出摩擦力；改變放在木塊上的砝碼，從而改變木塊與長木板之間的壓力；把棉布、毛巾等鋪在長木板上，從而改變接觸面的粗糙程度．

（1）觀察以上三個實(shí)驗圖，比較甲圖和乙；（2）；（3）；（4）圖所示實(shí)驗，說明摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力有關(guān)．
（2）觀察三個實(shí)驗，比較甲圖和丙圖所示實(shí)驗，說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）小明在進(jìn)行乙圖中實(shí)驗時，改變放在木塊上的砝碼，通過多次實(shí)驗得到摩擦力F_摩與作用在物體表面的壓力F_壓的關(guān)系圖線如丁圖所示由圖可知：F_摩=0.25F_壓．當(dāng)木塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為1.5N，若此時彈簧測力計的讀數(shù)為2.5N，則木塊將做加速運(yùn)動．
（4）某物理興趣小組為了測量滑動摩擦力的大小，設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗裝置．實(shí)驗中，小桶內(nèi)裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動．（繩重與滑輪的摩擦不計）．
①為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是B．（選填“A”或“B”）
A．滑塊的質(zhì)量m₁　　　　B．小桶和沙子的總質(zhì)量m₂
②滑塊受到的滑動摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符號表示）
③小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運(yùn)動，受到的滑動摩擦力f₂，則f₁等于f₂．（選填“大于”、“等于”或“小于”）
④實(shí)驗中難以判斷滑塊是否做勻速直線運(yùn)動，請你對上述實(shí)驗方法提出改進(jìn)意見：拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．

Answer 1

分析 （1）（2）滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，探究滑動摩擦力大小跟接觸面積大小的關(guān)系時，控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變；
（3）根據(jù)圖象中壓力和摩擦力的數(shù)據(jù)，找出其關(guān)系；物體在平衡力的作用下保持勻速直線運(yùn)動，如果受的不是平衡力，拉力大于摩擦力，物體將改變運(yùn)動狀態(tài)；
（4）①根據(jù)二力平衡條件進(jìn)行分析；
②摩擦力等于物體的重力，根據(jù)公式G=mg得出表達(dá)式；
③影響滑動摩擦力的因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，據(jù)此分析解答；
④實(shí)驗過程中，不容易控制滑塊進(jìn)行勻速直線運(yùn)動．

解答 解：
（1）甲圖及乙圖接觸面的粗糙程度相同，而壓力大小不同，所以可以用來探究摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力的關(guān)系；
（2）比較甲圖和丙圖所示實(shí)驗，可以看出壓力大小相同，而接觸面的粗糙程度不同，摩擦力大小不同，說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）由摩擦力f與作用在物體表面的壓力F_壓的關(guān)系圖線可知，摩擦力f與作用在物體表面的壓力F_壓成正比：
當(dāng)作用在物體表面的壓力為2N時，摩擦力為0.5N，作用在物體表面的壓力為4N時，摩擦力為1N，所以摩擦力f與壓力F_壓的關(guān)系是：F_摩=0.25F_壓；
當(dāng)木塊與砝碼的總重力為6N時，即作用在物體表面的壓力為6N時，由圖象可知，摩擦力為1.5N；
若彈簧測力計的拉力為2N時，木塊對長木板的壓力、接觸面的粗糙程度均不變，即受到的滑動摩擦力大小不變，仍為1.5N，拉力大于摩擦力，則木塊將不再做勻速直線運(yùn)動，而做加速運(yùn)動．
（4）①圖戊的實(shí)驗中，小桶內(nèi)裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動．此時的拉力等于小桶和沙子的總生力．因此，為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是小桶和沙子的總質(zhì)量m₂，故B正確；
②滑塊受到的滑動摩擦力等于小桶和沙子的總重力，因此f₁=m₂g；
③小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運(yùn)動，壓力和接觸面的粗糙程度沒有改變，所以受到的滑動摩擦力f₂等于f₁；
④實(shí)驗中難以判斷滑塊是否做勻速直線運(yùn)動，可做出改進(jìn)：拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．
故答案為：（1）乙；（2）壓力；粗糙；（3）0.25；1.5；加速；（4）B； m₂g；等于；拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．

點(diǎn)評 掌握二力平衡條件在測量摩擦力中的應(yīng)用，掌握滑動摩擦力大小的影響因素，能正確運(yùn)用控制變量法探究滑動摩擦力大小跟各影響因素之間的關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵．