Question

19．在探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關”時，小明同學提出了以下幾種猜想：（本題中長方體木塊六個面的粗糙情況相同）
A．與接觸面間的壓力大小有關；
B．與接觸面的粗糙程度有關；
C．與接觸面積的大小有關．
（1）實驗中彈簧測力計應沿水平方向拉動長方體木塊，使木塊在木板（或毛巾、棉布）表面上做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡知識可知，這時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數(shù)；
（2）為了驗證以上猜想是否正確，小明同學利用如圖所示裝置及有關器材進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗條件 實驗序號	木塊的 放置情況	接觸面 材料	壓力 /N	彈簧測力計 示數(shù)/N
1	平放	木塊與木板	8	1.6
2	平放	木塊與木板	12	2.4
3	平放	木塊與木板	16	3.2
4	側(cè)放	木塊與木板	16	3.2
5	豎放	木塊與木板	16	3.2
6	平放	木塊與棉布	8	2.4
7	平放	木塊與毛巾	8	4.0

①通過1、2、3三次實驗數(shù)據(jù)分析，可得出的結(jié)論是當接觸面的粗糙程度一定時，物體對接觸面間的壓力越大，滑動摩擦力越大．
②分析1、6、7（填實驗序號）三次實驗數(shù)據(jù)可以得出滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系；
③通過3、4、5三次實驗數(shù)據(jù)分析，可知滑動摩擦力大小與接觸面積的大小無關；
（3）若在第1次實驗中用3 N的力水平拉動木塊，則木塊受到的滑動摩擦力為1.6N；
（4）實驗中，另一實驗小組的小紅同學在探究滑動摩擦力大小與接觸面積的大小關系時，將木塊沿水平方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉硪话耄�原因是接觸面間的壓力也減小了一半．她將水平方向截去一半后的木塊豎直放置，測得木塊所受的滑動摩擦力也為原來一半．由（4）中的兩個實驗，你的結(jié)論是：當接觸面的粗糙程度和物體對接觸面間的壓力都一定時，滑動摩擦力與接觸面積的大小無關．

Answer 1

分析 （1）探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的實驗中，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力，需要保持木塊進行勻速直線運動．這種方法間接通過拉力大小間接得到滑動摩擦力大�。畡蛩僦本�運動的物體受到平衡力作用，根據(jù)二力平衡條件進行判斷；
（2）①分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗控制的變量與滑動摩擦力的大小得出結(jié)論．
②要驗證猜想B、與物體間接觸面的粗糙程度有關，應控制接觸面的面積與壓力大小相同而物體間接觸面的粗糙程度不同，分析表中實驗數(shù)據(jù)，找出符合要求的實驗序號．
③通過3、4、5三次實驗數(shù)據(jù)分析，分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗控制的變量分析答題；
（3）滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關，當壓力不變，接觸面粗糙程度不變時，滑動摩擦力大小是不變的；
（4）探究摩擦力與接觸面面積的關系時，應控制接觸面粗糙程度與物體間的壓力相同而接觸面的面積不同；要探究滑動摩擦力和接觸面積的關系，就要采用控制變量法控制壓力和接觸面的粗糙程度一定．

解答 解：
（1）測摩擦力時，要沿水平方向勻速拉動木塊，只有這樣水平方向上的拉力和摩擦力才是一對平衡力，根據(jù)二力平衡知識，摩擦力才等于彈簧測力計的示數(shù)；
（2）①通過1、2、3三次實驗數(shù)據(jù)分析，物體間接觸面積與物體間接觸面的粗糙程度相同同，壓力大小不同，滑動摩擦力不同，壓力越大，滑動摩擦力越大，由此可知，當接觸面的粗糙程度一定時，物體對接觸面間的壓力越大，滑動摩擦力越大；
②由表中實驗序號為1、6、7的實驗數(shù)據(jù)可知，物體間接觸面積與壓力大小相同，物體間接觸面的粗糙程度不同，滑動摩擦力不同，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，由此可知，滑動摩擦力與物體間接觸面的粗糙程度有關，可以驗證猜想B；
③要驗證滑動摩擦力與接觸面的大小有關，應控制物體間接觸面的粗糙程度、物體間的壓力相同而接觸面積不同，由表中實驗數(shù)據(jù)可知，3、4、5的數(shù)據(jù)符合要求，因此根據(jù)表中信息能驗證猜想C，且可得摩擦力大小與接觸面積大小無關；
（3）進行第1次實驗時，彈簧測力計拉力是1.6N，所以滑動摩擦力大小是1.6N，如果用3N的力水平拉動木塊，壓力大小不變，接觸面粗糙程度不變，所以滑動摩擦力保持1.6N不變；
（4）小紅將木塊沿豎直方向截去一半后，沒有控制物體間的壓力不變，接觸面間的壓力也減小了一半，因此他得出的結(jié)論是錯誤的；
要探究滑動摩擦力的大小和接觸面積的關系就要采用控制變量法控制壓力的接觸面的粗糙程度一定，將水平方向截去一半后的木塊豎直放置，接觸面間的壓力也減小了一半，故測得木塊所受的滑動摩擦力也為原來一半，由（4）中的兩個實驗，你的結(jié)論是：當接觸面的粗糙程度和物體對接觸面間的壓力都一定時，滑動摩擦力與接觸面積的大小無關．
故答案為：（1）水平；   勻速；   二力平衡；（2）①當接觸面的粗糙程度一定時，物體對接觸面間的壓力越大，滑動摩擦力越大；②1、6、7；③接觸面積的大小；
（3）1.6；（4）接觸面間的壓力也減小了一半；當接觸面的粗糙程度和物體對接觸面間的壓力都一定時，滑動摩擦力與接觸面積的大小無關．

點評 能否正確使用控制變量法進行分析實驗是解答此題的關鍵，同時要學會利用二力平衡的條件間接測出摩擦力的方法．