Question

3．如圖所示是小明“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)，銅塊和木塊的大小和形狀完全相同．在實(shí)驗(yàn)前，小明提出了以下幾種猜想：
猜想一：滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)；
猜想二：滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)；
猜想三：滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間接觸面積的大小有關(guān)；

（1）如圖甲，實(shí)驗(yàn)時(shí)用彈簧測(cè)力計(jì)拉著銅塊沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖乙所示．此時(shí)，銅塊受到的摩擦力是2.4N．
（2）比較甲、丙兩圖，可得到的結(jié)論是當(dāng)接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力大．
（3）圖丙、丁中銅塊和木塊疊在一起的目的是使壓力相同，比較丙、丁兩圖可得出滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．
（4）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究猜想二，又設(shè)計(jì)了如下方案：
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出銅塊和木塊的重力大小分別為G₁和G₂；
②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長木板上測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小分別為?₁和?₂；
③比較$\frac{{f}_{1}}{{G}_{1}}$和$\frac{{f}_{2}}{{G}_{2}}$大小關(guān)系，獲得結(jié)論．（提示：此時(shí)物塊對(duì)木板的壓力大小與重力大小相等）

a．老師肯定了小明的方案，因?yàn)椋郝烦膛c時(shí)間的比值即單位時(shí)間內(nèi)物體通過的路程反映了物體運(yùn)動(dòng)的快慢；同樣道理，滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值即下的滑動(dòng)摩擦力，反映了單位壓力接觸面的粗糙程度．
b．我們學(xué)過的利用“比值法”定義的物理量還有密度（或壓強(qiáng)）（合理即可）．
（5）課后，班級(jí)創(chuàng)新小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出如圖C所示的裝置測(cè)滑動(dòng)摩擦力，桌面上質(zhì)量為m的滑塊A通過輕繩繞過滑輪，繩的另一端懸掛一只一次性塑料杯．測(cè)量時(shí)，向塑料杯中加適量水（當(dāng)需加少量水時(shí)可改用膠頭滴管），使滑塊A做勻速直線運(yùn)動(dòng)．將一次性杯中的水全部倒入量杯中，讀出量杯中水的體積為V，則滑塊A受到的摩擦力?=ρ_水Vg．（用字母表示滑塊A受到的摩擦力?，水的密度為ρ_水），實(shí)驗(yàn)中選擇一次性塑料杯的原因是：質(zhì)量�。ɑ蛑亓�可忽略不計(jì)）．．

Answer 1

分析 （1）從二力平衡的角度來分析回答；根據(jù)圖中測(cè)力計(jì)分度值讀數(shù)；
（2）根據(jù)控制變量法，明確變量和不變量，再進(jìn)一步依據(jù)變化關(guān)系得出結(jié)論；
（3）兩物塊疊放的目的是為了控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，據(jù)此來進(jìn)行分析；
（4）通過對(duì)比值定義法的理解，采用類比法分析其意義，并列舉利用此種方法的物理量；
（5）圖中杯和水的重力就等于對(duì)物體A的拉力，據(jù)此可進(jìn)行計(jì)算．從質(zhì)量�。ɑ蛑亓�可忽略不計(jì)）考慮．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)用彈簧測(cè)力計(jì)拉著銅塊沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的拉力與摩擦力為平衡力時(shí)，大小相才相等；圖中測(cè)力計(jì)分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N；
（2）根據(jù)控制變量法，甲丙兩圖中接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，因此可得出結(jié)論：接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，而改變接觸面的粗糙程度，比較丙、丁兩圖，丁圖中測(cè)力計(jì)示數(shù)大，即滑動(dòng)摩擦力大，可得出：在壓力相同時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（4）a、分析小明所設(shè)計(jì)的方案可知，這是一種通過比值法來進(jìn)行的比較，因此，由題意知：滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動(dòng)摩擦力接觸面的粗糙程度；
b、我們學(xué)過的利用“比值法”定義的物理量還有密度（或壓強(qiáng)）（合理即可）．
（5）圖中杯和水的重力就等于對(duì)物體A的拉力，就等于物體與桌面的摩擦力，在不計(jì)杯重時(shí)，
f=F=G=mg=ρ_水Vg．
實(shí)驗(yàn)中紙杯的質(zhì)量小，可忽略不計(jì)，計(jì)算拉力時(shí)更方便．
故答案為：（1）水平；勻速直線；
（2）當(dāng)接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力大；
（3）壓力；接觸面粗糙程度；
（4）a、單位壓力接觸面的粗糙程度； b、密度（或壓強(qiáng)）（合理即可）．
（5）ρ_水Vg；質(zhì)量�。ɑ蛑亓�可忽略不計(jì)）．

點(diǎn)評(píng) 此題從一個(gè)實(shí)驗(yàn)入手，考查了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，包括控制變量法、類比法的運(yùn)用、二力平衡的運(yùn)用、比值定義法的理解、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與設(shè)計(jì)等，其中最后幾個(gè)問題有一定的難度，綜合性較強(qiáng)．