Question

一位同学在学习了滑动摩擦力之后，认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题．
（1）为完成实验，需要自己制做木块，他制做的木块应是下列选项中的

B

．
A．各面粗糙程度相同的正方体     B．各面粗糙程度相同．长宽高各不相同的长方体
C．各面粗糙程度不同的正方体     D．各面粗糙程度不相同，长宽高各不相同的长方体
（2）本实验中，该同学设计了两种实验方案：
方案一：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图（甲）所示．
方案二：木块与弹簧测力计相连，弹簧测力计水平固定，通过细绳水平拉动木板．如图（乙）所示．

①上述两种方案中，你认为更合理的是

方案二

（填“方案一”或“方案二”）理由是：

甲中物体在弹簧测力计作用下很难控制它一直做匀速直线运动、乙中弹簧测力计静止时读数更准确

；
②实验中我们根据弹簧测力计的读数就可以测出滑动摩擦力大小，其运用的原理是：

二力平衡

．
（3）在上述实验的基础之上，该同学又想起物体所受滑动摩擦力大小与压力大小成正比，即f=μN（f表示摩擦力、N表示压力、μ为动摩擦因数即正比例系数）；为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，该同学使用了如图（丙）所示的实验方案．若A和B的重力分别为100N和150N，当甲中A被拉动时，弹簧测力计a示数为60N，b示数为110N，则A、B间的动摩擦因数为

0.4

，弹簧测力计a、b示数不相等的原因为

地面对A有向左的摩擦力

．

Answer 1

分析：（1）根据控制变量法的要求，此实验要求保持压力和接触面的粗糙程度不变，据此可判断各选项是否符合实验要求；
（2）实验中我们是根据拉力与摩擦力是一对平衡力的原理，才通过测力计读出摩擦力大小的，因此，在操作时要保持物体做匀速直线运动，这也是实验操作中较难保持的地方，方案二的改进则很好地解决了这一问题；
（3）根据公式f=μN可对动摩擦因数进行计算，但关键是要分析出摩擦力f的大小．

解答：解：（1）在探究摩擦力大小与接触面积大小的关系，必须要保证压力与接触面的粗糙程度不变，只改变接触面积的大小，因此，只有选项B符合题意；
（2）①比较两种实验方案的操作过程可以看出，甲中物体在弹簧测力计作用下很难控制它一直做匀速直线运动，而乙中拉动的是木板，弹簧测力计与木块相对静止，此时读数更准确．
②通过弹簧测力计的示数得出摩擦力的大小，这是利用了二力平衡的原理；
（3）由题意可知，两物体接触面受到的压力等于B的重力，即N=150N，弹簧测力计a的示数等于两物体接触面间摩擦力的大小，即f=60N．由公式f=μN得，μ=

f

N

=

60N

150N

=0.4．由于A受到B的摩擦力与地面的摩擦力作用，弹簧测力计b的示数等于两个摩擦力的合力，而弹簧测力计的示数等于A与B间的摩擦力，因此a、b示数不相等．
故答案为：（1）B；（2）方案二；甲中物体在弹簧测力计作用下很难控制它一直做匀速直线运动、乙中弹簧测力计静止时读数更准确；二力平衡．（3）0.4；地面对A有向左的摩擦力．

点评：通过此实验主要考查了对科学探究实验过程的熟悉、对控制变量法的运用以及对实验操作过程的合理改进等．在对动摩擦因数的计算中，要依据题目中所提供的信息，在理解的基础上进行活学活用，在这里关键是要分析出f与N的大小．