题目内容

若两个相互接触挤压的物体，在外力作用下有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，叫静摩擦力．
小明同学为了研究静摩擦力，做了下面的实验：
①小明用手握住一只质量为100g的柱形玻璃杯，使杯子静止在手中（杯口水平）；
②保持握杯的力不变，缓慢向杯内加入50g的水，杯子在手中始终保持静止；
③保持握杯的力不变，继续缓慢向杯内加水，直至杯中水的质量增加到500g时，杯子恰好要下滑，这时稍许加大握杯的力，杯子又静止．
④继续缓慢向杯中加水，当杯中的水又增加了一定量时，杯子恰好又要下滑，再次加大握杯的力，杯子又静止．
请根据要求，回答问题：
（1）实验中所用的杯子重为______N；步骤①中杯子受到的静摩擦力为______N；
（2）分析步骤①、②的现象，可知杯子（包括杯内水）受到的总重力增大时，手与杯壁间的静摩擦力的______（选填“增大”、“减小”、“不变”）．杯中水增加时，杯底受到水的压
强______（选填“增大”、“减小”、“不变”）．
（3）分析步骤③、④的现象，发现手握杯的力一定时，手与杯壁间静摩擦力有一个最大值，当杯子所受的总重力大于这个最大值时，杯子会下滑．
小明猜想：物体间静摩擦力的最大值与物体间的压力有关，压力越大，静摩擦力的最大值就越大．
请你设计一个简单实验，验证小明的猜想是否正确．
实验器材：木块一个，砝码若干，______．（补充所缺器材）
简要做法：______．如何判断：______．

【答案】分析：（1）知道杯子的质量，根据G=mg求出被抓到重力．
（2）静止的物体受到平衡力的作用，根据平衡力条件进行判断．
（3）知道液体的密度和深度，根据液体压强公式进行判断．
（4）摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，探究最大静摩擦力跟压力大小关系时，控制接触面粗糙程度不变，改变压力大小，用弹簧测力计恰好拉动物体时，测量最大静摩擦，观察最大静摩擦力和压力大小的关系．
解答：解：（1）G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N．
质量为100g的杯子竖直静止在手中，杯子竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，重力是0.98N，所以静摩擦力也是0.98N．
（2）杯子和水的重增加时，杯子还静止在手中，杯子和水受到的重力和杯子受到的静摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以杯子和水的重增大，杯子受到的静摩擦力也在增大．
杯子中的水增加时，水的密度不变，水的深度增大，根据p=ρgh，所以杯子底受到水的压强增大．
（3）①要用弹簧测力计测量拉力大小，间接测量最大静摩擦力大小．所以需要增加弹簧测力计．
②简要做法：用弹簧测力计沿水平方向由小到大对置于水平面桌面的木块施力，记下恰好拉动木块时的拉力．在木块上分别加上一个砝码、二个砝码、三个砝码，重复上述过程；
③如何判断：若每次的拉力相等，则说明猜想错误；若压力增大，拉力增大，则说明猜想正确．
故答案为：（1）0.98；0.98；（2）增大；增大；
（3）实验器材：弹簧测力计；
简要做法：用弹簧测力计沿水平方向由小到大对置于水平面桌面的木块施力，记下恰好拉动木块时的拉力．在木块上分别加上一个砝码、二个砝码、三个砝码，重复上述过程；
如何判断：若每次的拉力相等，则说明猜想错误；若压力增大，拉力增大，则说明猜想正确．
点评：（1）静止的物体受到平衡力的作用，根据平衡力条件判断力的大小和方向是比较常用的一种方法．
（2）静摩擦力和滑动摩擦力是不同的．在压力不变和接触面不变时，静摩擦力可以变化；滑动摩擦力在压力和接触面不变时，滑动摩擦力是不变的．