Question

13．木塊與小車向右做勻速直線運動，遇到一障礙物時，小車停下，木塊從車上的a點滑至b點（如22圖甲），是因為木塊具有慣性；木塊能停在b點，說明木塊在滑動過程中受到向左（填“左”或“右”）的摩擦力作用．為測量木塊所受摩擦力，可以采用圖中乙、丙所示裝置實驗：

（1）圖乙所示裝置，木塊放在水平面上，右端用手拉彈簧測力計使木塊沿水平面向右勻速運動，穩(wěn)定時木塊受到水平面的摩擦力和拉力是一對平衡力，彈簧測力計的讀數(shù)即為摩擦力的大�。�
（2）用圖丙所示裝置實驗：彈簧測力計右端固定，左端與木塊相連，木塊放在上表面水平的小車上，彈簧測力計保持水平，現(xiàn)拉動小車沿水平面向左勻速運動，穩(wěn)定時木塊對小車的摩擦力＜（選填“＞”、“=”或“＜”）手對小車的拉力；當(dāng)拉動小車向左作加速運動時，手對小車的拉力將增大，小車對木塊的摩擦力將不變（選填“增大”、“減小”或“不變”）； 圖丙中木塊受到的摩擦力的大小是2.6N．
（3）在圖乙、丙所示裝置實驗中，圖丙（選填“乙”或“丙”）所示裝置測量摩擦力更準(zhǔn)確、方便．

Answer 1

分析 木塊由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)繼續(xù)向前運動；摩擦力阻礙物體間的相對運動，先判斷物體間的相對運動方向，再判斷摩擦力的方向．
（1）對摩擦力的測量是采用“轉(zhuǎn)換法”進(jìn)行的，只有當(dāng)彈簧測力計拉動木塊勻速運動時，拉力才與摩擦力成為一對平衡力，它們大小相等；二力平衡條件：大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，作用在同一個物體上；
（2）由于小車向左運動，木塊相對于小車向右運動，受到水平向左的滑動摩擦力和彈簧測力計對木塊水平向右的拉力，兩者是一對平衡力；
影響摩擦力大小的因素：壓力和接觸面的粗糙程度，根據(jù)其判斷小車所受的摩擦力大小；
圖丙的中木塊始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受拉力與摩擦力平衡，根據(jù)測力計的示數(shù)可得知摩擦力的大小；
（3）乙方案是讓物體處于靜止?fàn)顟B(tài)來保證摩擦力等于拉力，更準(zhǔn)確方便．

解答 解：小車停下來，而木塊由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)繼續(xù)前進(jìn)，由a點滑到b點；木塊相對于小車向右運動，木塊受到的滑動摩擦力方向與相對運動方向相反，向左．
（1）實驗中彈簧測力計拉木塊，彈簧測力計顯示的是拉力，水平方向上木塊受到拉力和摩擦力，木塊在做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡條件可知，此時摩擦力等于拉力；
（2）①由于小車向左運動，木塊相對于小車向右運動，故木塊受到水平向左的滑動摩擦力和測力計對木塊水平向右的拉力，兩者是一對平衡力；
力的作用是相互的，木塊對小車的摩擦力方向向右，小車還受到地面向右的摩擦力，如圖所示

小車沿水平面向左勻速運動，所以有F′=f₁′+f₂．
比較可知，穩(wěn)定時木塊對小車的摩擦力小于手對小車的拉力．
當(dāng)拉動小車向左作加速運動時，拉力應(yīng)增大，由于壓力和接觸面的粗糙程度不變，所以摩擦力的大小不變；
②當(dāng)拉動小車向左做加速運動時，小車對木塊的壓力和接觸面的粗糙程度不變，受到的摩擦力不變；
③由圖丙知，測力計的分度值0.2N，示數(shù)為2.6N，由于此時木塊受到的摩擦力與拉力平衡，則摩擦力等于2.6N；
（3）因為在乙方案中，要保持木塊的勻速運動中讀數(shù)，不容易讀得準(zhǔn)確．丙方案中，彈簧測力計是靜止的，讀數(shù)容易讀得準(zhǔn)確，故選圖丙．
故答案為：慣性；左；（1）拉力；（2）＜；增大；不變；2.6；（3）丙．

點評 探究實驗的設(shè)計必須遵循科學(xué)性原則，簡便性原則，可操作性原則以及準(zhǔn)確性原則．此題考查學(xué)生在兩個實驗方案中，就可操作性以及準(zhǔn)確性方面做出正確判斷的能力．