Question

9．小明用如圖1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．這里運用了二力平衡的原理；

序號	木塊放置 情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計 示數(shù)/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

（2）實驗時，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示．
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的壓力有關(guān)，滑動摩擦力大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F．
b．如要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）小明在實驗時還發(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2所示，其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．分析圖象可知：當(dāng)用F=2.1牛的水平拉力拉靜止的木塊時，木塊所受摩擦力大小為2.1牛；若用F=2.6牛的水平拉力拉木塊，木塊所受摩擦力大小為2牛．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計拉動木塊時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力，根據(jù)二力平衡條件，木塊一定進行勻速直線運動；
（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）由圖可知要使木塊由靜止開始運動，至少要用多大的水平拉力拉木塊；
處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的物體，受到平衡力作用；
摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體所受拉力和運動情況等無關(guān)．

解答 解：
（1）在實驗中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，根據(jù)二力平衡知識，此時拉力大小與摩擦力相等；
（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）由圖示圖象可知，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；
由上知，要拉動木塊，需要的最小拉力是2.3N，所以施加2.1N拉力時，物體會靜止，水平方向受力平衡，所以摩擦力也是2.1N；
由圖象可知，木塊勻速直線運動時所受摩擦力為2N，由于摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體所受拉力和運動情況等無關(guān)，所以當(dāng)拉力為2.6N時，摩擦力仍為2N．
故答案為：（1）勻速直線；二力平衡；（2）a：1、2、3；f=0.2F；b：1、4、5；（3）2.1；2．

點評 此題是探究影響滑動摩擦力的因素，主要考查了對二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法；在此實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運動，要研究滑動摩擦力與一個量的關(guān)系，需要控制另一個量不變．