Question

13．在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中．

（1）小明用弹簧测力计拉木块，使它在水平木板上做匀速运动，这种方法测摩擦力的原理是二力平衡，该实验操作的关键是匀速拉动弹簧测力计．
（2）木块在匀速滑动的过程中，弹簧测力计示数如图1所示，木块所受的滑动摩擦力为2.8N．
（3）小明将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来的一半，他由此得出，滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小，你认为他的探究过程中存在的问题是没有控制木块对水平面的压力相同．
（4）小明的实验过程如图2所示：
①由图2甲、乙探究的问题是压力一定，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
②由图2乙和丙探究的问题是接触面一定时，滑动摩擦力与压力的关系．
（5）若小明选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据，请根据数据在所给坐标中作出摩擦力的大小f与接触面受到的压力N之间的关系图象．

N/N	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
f/N	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2

（6）根据图象可以得出f与N的关系是接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力大小与压力成正比．
（7）探究此实验时，为了解决弹簧秤边运动边读数的问题，小红设计了和小明不一样的实验，如图3所示，实验时只要匀速拖动长木板读出弹簧测力计的示数，即可画出木块和木板之间的摩擦力，小明看到了小红的实验后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验，对此请你说出其中的优点是弹簧测力计保持静止，便于读数．

Answer 1

分析 （1）在实验中，让弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动，根据二力平衡的条件可知，此时拉力与摩擦力平衡；
（2）在读取示数时应先确定弹簧测力计的分度值，然后读数；
（3）探究滑动摩擦力跟接触面积大小的关系时，要控制压力大小和接触面粗糙程度不变；
（4）①图甲中，木块与玻璃接触，图乙中，木块与木板接触，接触面的材料不同而物体间的压力相同，分析摩擦力与接触面粗糙程度的关系；
②图乙与图丙中，接触面的材料相同，而物体间的压力不同，可以探究摩擦力与物体压力间的关系；
（5）在作图时，首先根据表格中的数据描点，后将各点用平滑的曲线连接起来；
（6）分析图象，观察摩擦力大小与压力大小的变化情况，得出摩擦力大小与压力之间的关系；
（7）滑动摩擦力的大小通过弹簧测力计的示数体现，根据二力平衡的知识，只有物体做匀速直线运动时，摩擦力才等于弹簧测力计的拉力，因此必须控制木块做匀速直线运动，而木块做匀速直线运动是不容易控制的．

解答 解：
（1）小明在实验过程中必须保证木块做匀速直线运动，根据二力平衡的知识，摩擦力的大小才等于弹簧测力计的拉力；
（2）读图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，其示数为2N+0.8N=2.8N，根据二力平衡知识可知，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，则木块所受的摩擦力为2.8N；
（3）探究滑动摩擦力跟接触面积大小的关系，要控制压力大小和接触面粗糙程度不变，实验时没有控制好压力大小不变，得出的结论是不可信的；
（4）①甲和乙图压力相等，接触面的粗糙程度不同，乙的接触面比甲更粗糙，从测力计的示数看，乙的示数更大，由此可得：压力一定，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
②乙和丙相比，木块都是在木板上运动，而丙图中木块上有砝码，压力更大；所以乙和丙是研究滑动摩擦力与压力的大小关系；
（5）根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：

（6）通过图象，摩擦力与压力大小关系是一条上升的直线，所以可以得出接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力大小与压力成正比；
（7）小明的设计必须保证木块做匀速直线运动，根据二力平衡的知识，摩擦力的大小才等于弹簧测力计的拉力，但是很难让木块保持匀速直线运动状态，导致了弹簧测力计的示数不稳定．小红的设计中无论长木板是否做匀速直线运动，木块都处于静止状态，根据二力平衡的条件，拉力等于摩擦力，而且无论拉木板速度多少，摩擦力都一样，不改变摩擦力大小，所以容易读数．
故答案为：（1）二力平衡；匀速拉动弹簧测力计；（2）2.8；（3）没有控制木块对水平面的压力相同；（4）①压力一定，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；②接触面一定时，滑动摩擦力与压力的关系；（5）见上图；（6）接触面的粗糙程度相同，滑动摩擦力大小与压力成正比；（7）弹簧测力计保持静止，便于读数．

点评 此题主要考查了影响滑动摩擦力大小因素的探究，在此实验中注意控制变量法的应用，同时考查了二力平衡条件的应用．