Question

2．小明在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，从而测出摩擦力；改变放在木块上的砝码，从而改变木块与长木板之间的压力；把棉布、毛巾等铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度．

（1）观察以上三个实验图，比较甲图和乙；（2）；（3）；（4）图所示实验，说明摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关．
（2）观察三个实验，比较甲图和丙图所示实验，说明在压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大．
（3）小明在进行乙图中实验时，改变放在木块上的砝码，通过多次实验得到摩擦力F_摩与作用在物体表面的压力F_压的关系图线如丁图所示由图可知：F_摩=0.25F_压．当木块与砝码的总重力为6N时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力为1.5N，若此时弹簧测力计的读数为2.5N，则木块将做加速运动．
（4）某物理兴趣小组为了测量滑动摩擦力的大小，设计了如图所示的实验装置．实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动．（绳重与滑轮的摩擦不计）．
①为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是B．（选填“A”或“B”）
A．滑块的质量m₁　　　　B．小桶和沙子的总质量m₂
②滑块受到的滑动摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符号表示）
③小桶落地后，滑块继续向前运动，受到的滑动摩擦力f₂，则f₁等于f₂．（选填“大于”、“等于”或“小于”）
④实验中难以判断滑块是否做匀速直线运动，请你对上述实验方法提出改进意见：拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．

Answer 1

分析 （1）（2）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，探究滑动摩擦力大小跟接触面积大小的关系时，控制压力大小和接触面粗糙程度不变；
（3）根据图象中压力和摩擦力的数据，找出其关系；物体在平衡力的作用下保持匀速直线运动，如果受的不是平衡力，拉力大于摩擦力，物体将改变运动状态；
（4）①根据二力平衡条件进行分析；
②摩擦力等于物体的重力，根据公式G=mg得出表达式；
③影响滑动摩擦力的因素是压力大小和接触面的粗糙程度，据此分析解答；
④实验过程中，不容易控制滑块进行匀速直线运动．

解答 解：
（1）甲图及乙图接触面的粗糙程度相同，而压力大小不同，所以可以用来探究摩擦力的大小与作用在物体表面的压力的关系；
（2）比较甲图和丙图所示实验，可以看出压力大小相同，而接触面的粗糙程度不同，摩擦力大小不同，说明在压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大．
（3）由摩擦力f与作用在物体表面的压力F_压的关系图线可知，摩擦力f与作用在物体表面的压力F_压成正比：
当作用在物体表面的压力为2N时，摩擦力为0.5N，作用在物体表面的压力为4N时，摩擦力为1N，所以摩擦力f与压力F_压的关系是：F_摩=0.25F_压；
当木块与砝码的总重力为6N时，即作用在物体表面的压力为6N时，由图象可知，摩擦力为1.5N；
若弹簧测力计的拉力为2N时，木块对长木板的压力、接触面的粗糙程度均不变，即受到的滑动摩擦力大小不变，仍为1.5N，拉力大于摩擦力，则木块将不再做匀速直线运动，而做加速运动．
（4）①图戊的实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动．此时的拉力等于小桶和沙子的总生力．因此，为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是小桶和沙子的总质量m₂，故B正确；
②滑块受到的滑动摩擦力等于小桶和沙子的总重力，因此f₁=m₂g；
③小桶落地后，滑块继续向前运动，压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以受到的滑动摩擦力f₂等于f₁；
④实验中难以判断滑块是否做匀速直线运动，可做出改进：拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．
故答案为：（1）乙；（2）压力；粗糙；（3）0.25；1.5；加速；（4）B； m₂g；等于；拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．

点评 掌握二力平衡条件在测量摩擦力中的应用，掌握滑动摩擦力大小的影响因素，能正确运用控制变量法探究滑动摩擦力大小跟各影响因素之间的关系是解答本题的关键．