Question

10．如圖所示是小華物理學習小組探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關”的實驗．

（1）實驗過程中，必須用彈簧測力計沿水平方向拉著木塊做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的原理，得出滑動摩擦力與拉力大小相等．
（2）觀察圖甲、乙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）觀察圖甲、丙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大．
（4）在實驗后交流的過程中，小華發(fā)現(xiàn)有同學設計的實驗裝置如圖丁所示，實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使木塊做勻速直線運動．（滑輪的摩擦不計）
請回答下列問題：
①為了測木塊滑動摩擦力，需要測量物理量是D（填編號）．
A．木板的質(zhì)量m_l              B．木塊的質(zhì)量m₂
C．砝碼的質(zhì)量m₃             D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄
②小華猜想：摩擦力的大小可能跟接觸面的面積有關．于是，他在上述實驗的基礎上，將木塊沿豎直方向切去一部分后．用剩下的部分繼續(xù)進行實驗，測得的滑動摩擦力變小．由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減�。�你認為她的探究過程存在的問題是未控制壓力一定．正確的做法是：小華將木塊沿豎直方向切去一部分后，只要將截去部分疊在剩余部分上面，就可以進行實驗并得出正確結論．

Answer 1

分析 （1）木塊只有在做勻速直線運動時，受到彈簧測力計的拉力才等于受到的摩擦力；
（2）（3）滑動摩擦力跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關．探究滑動摩擦力跟壓力大小關系時，控制接觸面粗糙程度不變；探究滑動摩擦力跟接觸面粗糙程度關系時，控制壓力大小不變．
（4）在圖2的設計中，對木塊的拉力來自托盤的砝碼的總重力，因此需要測量二者的質(zhì)量，并據(jù)此根據(jù)二力平衡條件計算出摩擦力的大�。�
在探究摩擦力的大小跟接觸面積的關系時，必須控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，據(jù)此可做出評價和提出改進方案．

解答 解：
（1）實驗時為了測出滑動摩擦力大小，應使彈簧測力計拉著木塊在水平面上做勻速直線運動，此時摩擦力和拉力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡，可知此時滑動摩擦力與拉力大小相等；
（2）甲、乙兩圖接觸面粗糙程度相同，壓力不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）甲、丙兩圖壓力相同，接觸面粗糙程度不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大．
（4）①因為圖2的設計中，對木塊的拉力來自托盤的砝碼的總重力，所以為了測量木塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄；
②小華將木塊沿豎直方向截去一部分后，用剩下部分繼續(xù)進行實驗，測得木塊所受的滑動摩擦力變�。�由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小．
在她的探究過程中沒有控制壓力大小一定，不符合控制變量法的要求，因此結論不可靠．
正確的做法是：將木塊沿豎直方向截去一部分后，將截去部分疊在剩余部分上面進行實驗，這樣既保證了接觸面的粗糙程度相同，也保證了壓力不變，符合控制變量法的要求．
故答案為：（1）勻速直線；二力平衡；（2）壓力；（3）越大；（4）①D；②未控制壓力一定； 截去部分疊在剩余部分上面．

點評 掌握滑動摩擦力大小的影響因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，能利用控制變量法和二力平衡條件探究滑動摩擦力大小的影響因素，同時還應學會對實驗進行大膽的改進．