Question

20．如圖所示是某物理小組探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)”的實驗．

（1）實驗過程中，必須用彈簧測力計沿水平方向拉著木塊做勻速直線運動，這樣做利用二力平衡知識便于測量滑動摩擦力的大小．
（2）觀察圖甲、乙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）觀察圖甲、丙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大．（填“越大或越小”）
（4）在實驗后交流的過程中，小華發(fā)現(xiàn)有同學(xué)設(shè)計的實驗裝置如圖所示，實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使木塊做勻速直線運動．請回答下列問題：

①為了測量木塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是D（填選項目前的編號）．
A．木板的質(zhì)量m_l             
B．木塊的質(zhì)量m₂
C．砝碼的質(zhì)量m₃
D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄
②木塊的滑動摩擦力表達(dá)式為f=m₄g（用已知和測量的物理量符號表示）．
③小華猜想：摩擦力的大小可能跟接觸面的面積有關(guān)．于是，他在上述實驗的基礎(chǔ)上，將木塊沿豎直方向切去一部分后．用剩下的部分繼續(xù)進(jìn)行實驗，測得的滑動摩擦力變�。�由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減�。�你認(rèn)為她的探究過程存在的問題是未控制壓力一定．正確的做法是：小華將木塊沿豎直方向切去一部分后，把切下的部分疊放在剩余部分的上面，進(jìn)行實驗．

Answer 1

分析 （1）在此題中要掌握二力平衡條件的應(yīng)用，要測量摩擦力的大小，需拉動測力計做勻速直線運動，此時拉力大小與摩擦力大小相等；
（2）接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）壓力大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）①根據(jù)二力平衡的知識，細(xì)線對木塊的拉力與摩擦力平衡，而細(xì)線對木塊的拉力等于砝碼和托盤的總重力；
②根據(jù)F=G=mg得出結(jié)論；
③在探究摩擦力的大小跟接觸面積的關(guān)系時，必須控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，據(jù)此可做出評價和提出改進(jìn)方案．

解答 解：
（1）要測滑動摩擦力，需拉動木塊做勻速直線運動，此時拉力與摩擦力是一對平衡力，大小相等；
（2）甲、乙兩圖接觸面粗糙程度相同，壓力不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）甲、丙兩圖壓力相同，接觸面粗糙程度不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大；
（4）①因為圖2的設(shè)計中，對木塊的拉力來自托盤的砝碼的總重力，所以為了測量木塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄；
②木塊的滑動摩擦力表達(dá)式為f=m₄g；
③小華將木塊沿豎直方向切去一部分后，用剩下部分繼續(xù)進(jìn)行實驗，測得木塊所受的滑動摩擦力變�。�由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小；
在她的探究過程中沒有控制壓力大小一定，不符合控制變量法的要求，因此結(jié)論不可靠；
正確的做法是：將木塊沿豎直方向切去一部分后，將切下的部分疊放在剩余部分上面進(jìn)行實驗，這樣既保證了接觸面的粗糙程度相同，也保證了壓力不變，符合控制變量法的要求．
故答案為：（1）勻速直線；二力平衡；（2）壓力；（3）越大；（4）①D；②m₄g；③未控制壓力一定；把切下的部分疊放在剩余部分的上面．

點評 掌握滑動摩擦力大小的影響因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，能利用控制變量法和二力平衡條件探究滑動摩擦力大小的影響因素，同時還應(yīng)學(xué)會對實驗進(jìn)行大膽的改進(jìn)．