Question

在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)”的過(guò)程中，一些同學(xué)作出了以下猜想：

    A：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)；

    B：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的壓力大小有關(guān)；

    C：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦力的兩物體間接觸面積的大小有關(guān)．

    為了檢驗(yàn)上述有關(guān)猜想是否正確，某同學(xué)選用了一塊底面與各個(gè)側(cè)面粗糙程度均相同的長(zhǎng)方體木塊，并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：

    步驟1：把長(zhǎng)方體木塊平放在水平的長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)(如圖甲所示)；

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

    步驟3：在水平長(zhǎng)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(cè)力計(jì)平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)(如圖丙所示)，比較“步驟3”與“步驟1”中的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)的大�。�

(1)當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小就等于彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)．為什么?

(2)“步驟2”的設(shè)計(jì)目的，是為了檢驗(yàn)上述猜想(A、B、C)中的哪一個(gè)?

(3)在“步驟2”中，若木塊上方砝碼的重為0．5 N，當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，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(yàn)“猜想C”是否正確，可在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再增加一個(gè)步驟，寫(xiě)出你所設(shè)計(jì)的這一實(shí)驗(yàn)步驟．

 

Answer 1

【答案】

(1)因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等．(2)猜想B  (3)D  (4)把長(zhǎng)方體木塊側(cè)(或豎)放在水平放囂的長(zhǎng)木板上．用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，比較“步驟4”與“步驟1”中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)的大小．

【解析】（1）因?yàn)橹挥心緣K做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力和拉力才是一對(duì)平衡力，它們的大小才會(huì)相等，因此，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

答：依據(jù)了二力平衡原理，此時(shí)拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力；

（2）影響滑動(dòng)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(guān)系．

答：是為了檢驗(yàn)猜想B的正確與否；

（3）當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，則砝碼與木塊間保持相對(duì)靜止，且沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，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(xiàng)D符合題意．

故選D．

（4）滑動(dòng)摩擦力跟壓力和接觸面粗糙程度有關(guān)，控制壓力和接觸面粗糙程度一定，讓長(zhǎng)方體木塊側(cè)放或豎放來(lái)改變接觸面積的大小，測(cè)量摩擦力大小和步驟1進(jìn)行比較．

思路分析：（1）在拉動(dòng)木塊時(shí)要求沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣才能使拉力與摩擦力成為一對(duì)平衡力，這里是通過(guò)二力平衡的原理，借助彈簧測(cè)力計(jì)的拉力將摩擦力測(cè)出的；

（2）根據(jù)影響摩擦力大小的兩個(gè)因素，結(jié)合控制變量法，可對(duì)圖甲、圖乙中的變量和控制量進(jìn)行分析，步驟2的主要變化是增加了壓力，應(yīng)從這一角度來(lái)分析；

（3）對(duì)砝碼與木塊兩者之間的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行判斷，當(dāng)二者處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，它們之間是沒(méi)有摩擦力產(chǎn)生的．

試題點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)中主要考查了轉(zhuǎn)換法和控制變量法的運(yùn)用，這是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)，也是我們應(yīng)該熟練掌握的實(shí)驗(yàn)技能．同時(shí)，二力平衡條件的運(yùn)用、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確分析，也是我們應(yīng)該從這類實(shí)驗(yàn)題中應(yīng)該學(xué)到的．本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于最后一問(wèn)，即對(duì)砝碼與木塊間摩擦力大小的分析，這里應(yīng)該特別注意，當(dāng)兩物體相對(duì)靜止，且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，是不存在摩擦力的