Question

16．小明用如圖所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．

（1）實(shí)驗(yàn)時，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計(jì)沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動．這里運(yùn)用了二力平衡的原理；
（2）實(shí)驗(yàn)時，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示．

序號	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計(jì)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

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(jìn)行分析．
（3）小明在實(shí)驗(yàn)時還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計(jì)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(shí)驗(yàn)開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖所示，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．
（4）實(shí)驗(yàn)前，如果小明先豎直方向?qū)�彈簧測力計(jì)調(diào)零，然后再按上述操作要求在水平方向上勻速拉動木塊，測得的滑動摩擦力將＜（選填“＞”、“＜”或“=”）實(shí)際的摩擦力．

Answer 1

分析 （1）二力平衡的條件是作用在同一物體上的兩個力，必須大小相等、方向相反，且在一條直線上，這兩個力才彼此平衡；
（2）a、滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，研究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系，要讓接觸面的粗糙程度相同，而改變壓力；根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式；
b、研究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，要讓壓力相同，而改變接觸面的粗糙程度；
（3）由圖可知要使木塊由靜止開始運(yùn)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(yùn)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(yùn)動情況等無關(guān)；
（4）在豎直方向上對彈簧測力計(jì)調(diào)零，因彈簧自身重力的作用，會使指針?biāo)�指的初始位置偏下方，再水平使用時，指針回縮，則測出的力的示數(shù)會變�。�

解答 解：
（1）木塊在水平木板上運(yùn)動，受到的摩擦力是水平方向的，為了使拉力和摩擦力成為一對平衡力，彈簧測力計(jì)必須沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動；
（2）a、由序號為1、2、3三組數(shù)據(jù)可知，接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，可見滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(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、要研究摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系，必須控制壓力大小相同，接觸面粗糙程度不同，通過比較彈簧測力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，故應(yīng)選擇1、4、5；
（3）由圖示圖象可知，要使木塊由靜止開始運(yùn)動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊，即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(yùn)動時所受摩擦力為2N，由于滑動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(yùn)動情況等無關(guān)，所以當(dāng)拉力為2.6N時，摩擦力仍為2N；
（4）因?yàn)閺椈勺陨碇亓Φ淖饔茫�所以�?dāng)在豎直方向上對彈簧測力計(jì)調(diào)零后，再在水平方向上測拉力的大小，指針的位置會有一定的回縮，致使所測出的摩擦力小于實(shí)際摩擦力的大�。�
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；
（4）＜．

點(diǎn)評 本題為探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)題，考查了二力的平衡條件、控制變量法的使用、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識分析回答．