Question

在探究“滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關”的過程中，一些同學作出了以下猜想：

    A：滑動摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關；

    B：滑動摩擦力的大小可能與接觸面的壓力大小有關；

    C：滑動摩擦力的大小可能與產生摩擦力的兩物體間接觸面積的大小有關．

    為了檢驗上述有關猜想是否正確，某同學選用了一塊底面與各個側面粗糙程度均相同的長方體木塊，并設計了以下實驗方案：

    步驟1：把長方體木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動，讀出這時彈簧測力計的讀數(shù)(如圖甲所示)；

    步驟2：在長方體木塊上放上砝碼(如圖乙所示)，用彈簧測力計水平拉木塊，使砝碼與木塊一起沿直線勻速運動，比較“步驟2”與“步驟1”中彈簧測力計讀數(shù)的大��；

    步驟3：在水平長木板上鋪上一層棉布，把木塊平放在棉布上(不加砝碼)，用彈簧測力計平拉木塊沿直線勻速滑動(如圖丙所示)，比較“步驟3”與“步驟1”中的彈簧測力計讀數(shù)的大小．

(1)當用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動時，滑動摩擦力的大小就等于彈簧測力計的讀數(shù)．為什么?

(2)“步驟2”的設計目的，是為了檢驗上述猜想(A、B、C)中的哪一個?

(3)在“步驟2”中，若木塊上方砝碼的重為0．5 N，當用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動時，則砝碼與木塊間摩擦力的大小是                        (    )

    A．大于0．5 N    B．大于零但小于0．5 N    C．等于0．5 N    D．等于零

(4)為了檢驗“猜想C”是否正確，可在上述實驗基礎上再增加一個步驟，寫出你所設計的這一實驗步驟．

 

Answer 1

【答案】

(1)因為彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，所以彈簧測力計對木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對平衡力，大小相等．(2)猜想B  (3)D  (4)把長方體木塊側(或豎)放在水平放囂的長木板上．用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動，比較“步驟4”與“步驟1”中彈簧測力計讀數(shù)的大小．

【解析】（1）因為只有木塊做勻速直線運動時，摩擦力和拉力才是一對平衡力，它們的大小才會相等，因此，實驗中應用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動；

答：依據(jù)了二力平衡原理，此時拉力與摩擦力是一對平衡力；

（2）影響滑動摩擦力的因素有壓力的大小和接觸面的粗糙程度，步驟2與步驟1相比，接觸面的粗糙程度相同，增加了砝碼后，壓力增大，因此，是探究的摩擦力大小與壓力大小的關系．

答：是為了檢驗猜想B的正確與否；

（3）當用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動時，則砝碼與木塊間保持相對靜止，且沒有相對運動的趨勢，因此，它們之間是不存在摩擦力的，即摩擦力大小等于零，選項D符合題意．

故選D．

（4）滑動摩擦力跟壓力和接觸面粗糙程度有關，控制壓力和接觸面粗糙程度一定，讓長方體木塊側放或豎放來改變接觸面積的大小，測量摩擦力大小和步驟1進行比較．

思路分析：（1）在拉動木塊時要求沿水平方向做勻速直線運動，這樣才能使拉力與摩擦力成為一對平衡力，這里是通過二力平衡的原理，借助彈簧測力計的拉力將摩擦力測出的；

（2）根據(jù)影響摩擦力大小的兩個因素，結合控制變量法，可對圖甲、圖乙中的變量和控制量進行分析，步驟2的主要變化是增加了壓力，應從這一角度來分析；

（3）對砝碼與木塊兩者之間的運動情況進行判斷，當二者處于相對靜止狀態(tài)時，它們之間是沒有摩擦力產生的．

試題點評：本實驗中主要考查了轉換法和控制變量法的運用，這是實驗成功的基礎，也是我們應該熟練掌握的實驗技能．同時，二力平衡條件的運用、對實驗結論的正確分析，也是我們應該從這類實驗題中應該學到的．本題的易錯點在于最后一問，即對砝碼與木塊間摩擦力大小的分析，這里應該特別注意，當兩物體相對靜止，且沒有運動趨勢時，是不存在摩擦力的