Question

19．小明用如圖甲所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．
（1）實驗時，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動．這樣做的目的是使拉力大小等于摩擦力大�。�
（2）實驗時，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示．

序號	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上鋪棉布	6	1.8
5	平放	木板上鋪毛巾	6	3.0

a．分析序號1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力有關(guān)．滑動摩擦力f大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F．
b．如果探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號為1、4、5三組數(shù)據(jù)進行分析．
（3）小明還發(fā)現(xiàn)，在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數(shù)，且示數(shù)會變化．他請教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時間的變化情況．若某次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖乙所示，其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力為2N時，則木塊所處的狀態(tài)是靜止或勻速直線運動．

Answer 1

分析 （1）實驗中應(yīng)用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動木塊，根據(jù)二力平衡條件，拉力與摩擦力相等；
（2）a、要探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系，需保持接觸面的粗糙程度相同，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)進行分析即可；
b、要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需保持壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同；
（3）要想使物體的運動狀態(tài)改變，必須使其受非平衡力，所以拉力要先大于摩擦力，當(dāng)物體勻速運動時，拉力再與摩擦力相等．分析圖示圖象，根據(jù)圖象分析答題．

解答 解：（1）本實驗探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)，滑動摩擦力的大小無法直接測量，我們可以用彈簧測力計水平拉動木塊，使其做勻速直線運動，此時木塊處于平衡狀態(tài)，在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力的作用，根據(jù)二力平衡的知識可知，此時拉力大小等于滑動摩擦力大小，我們可以通過讀出彈簧測力計示數(shù)，得出滑動摩擦力的大小，使木塊在水平方向上做勻速直線運動的目的：使拉力大小等于摩擦力大��；
（2）a、1、2、3組實驗數(shù)據(jù)，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，可得滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)；
由數(shù)據(jù)知，壓力增大幾倍，滑動摩擦力便增大為原來的幾倍，所以摩擦力與壓力成正比，
設(shè)f=kF
當(dāng)F=6N時，f=1.2N，代入數(shù)據(jù)得：
1.2N=k×6N
解得：k=0.2
所以關(guān)系式為：f=0.2F；
b、1、4、5三組實驗，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可以探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）由題意可知，在0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，4s以后木塊開始在木板上滑動，由圖乙所示圖象可知，4s時拉力為2.3N，由此可知，要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；
如圖由圖乙可知，實驗時木塊所受的拉力是2N，有兩種可能：①還沒拉動，②拉動后做勻速運動．則木塊所處的運動狀態(tài)是靜止或勻速運動．
故答案為：（1）使拉力大小等于摩擦力大�。唬�2）a.1、2、3；f=0.2F；b.1、4、5；（3）2.3；靜止或勻速運動．

點評 此題是探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗，考查了根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力和對圖象的正確分析能力，特別注意控制變量法的應(yīng)用．