题目内容

19．在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时，小明同学提出了以下几种猜想：（本题中长方体木块六个面的粗糙情况相同）
A．与接触面间的压力大小有关；
B．与接触面的粗糙程度有关；
C．与接触面积的大小有关．
（1）实验中弹簧测力计应沿水平方向拉动长方体木块，使木块在木板（或毛巾、棉布）表面上做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数；
（2）为了验证以上猜想是否正确，小明同学利用如图所示装置及有关器材进行实验，实验数据如下表：
         实验条件
实验序号		木块的
放置情况		接触面
材料		压力
/N		弹簧测力计
示数/N
1平放木块与木板81.6
2平放木块与木板122.4
3平放木块与木板163.2
4侧放木块与木板163.2
5竖放木块与木板163.2
6平放木块与棉布82.4
7平放木块与毛巾84.0
①通过1、2、3三次实验数据分析，可得出的结论是当接触面的粗糙程度一定时，物体对接触面间的压力越大，滑动摩擦力越大．
②分析1、6、7（填实验序号）三次实验数据可以得出滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；
③通过3、4、5三次实验数据分析，可知滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关；
（3）若在第1次实验中用3 N的力水平拉动木块，则木块受到的滑动摩擦力为1.6N；
（4）实验中，另一实验小组的小红同学在探究滑动摩擦力大小与接触面积的大小关系时，将木块沿水平方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半，原因是接触面间的压力也减小了一半．她将水平方向截去一半后的木块竖直放置，测得木块所受的滑动摩擦力也为原来一半．由（4）中的两个实验，你的结论是：当接触面的粗糙程度和物体对接触面间的压力都一定时，滑动摩擦力与接触面积的大小无关．

分析 （1）探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力，需要保持木块进行匀速直线运动．这种方法间接通过拉力大小间接得到滑动摩擦力大小．匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据二力平衡条件进行判断；
（2）①分析表中实验数据，根据实验控制的变量与滑动摩擦力的大小得出结论．
②要验证猜想B、与物体间接触面的粗糙程度有关，应控制接触面的面积与压力大小相同而物体间接触面的粗糙程度不同，分析表中实验数据，找出符合要求的实验序号．
③通过3、4、5三次实验数据分析，分析表中实验数据，根据实验控制的变量分析答题；
（3）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，当压力不变，接触面粗糙程度不变时，滑动摩擦力大小是不变的；
（4）探究摩擦力与接触面面积的关系时，应控制接触面粗糙程度与物体间的压力相同而接触面的面积不同；要探究滑动摩擦力和接触面积的关系，就要采用控制变量法控制压力和接触面的粗糙程度一定．

解答 解：
（1）测摩擦力时，要沿水平方向匀速拉动木块，只有这样水平方向上的拉力和摩擦力才是一对平衡力，根据二力平衡知识，摩擦力才等于弹簧测力计的示数；
（2）①通过1、2、3三次实验数据分析，物体间接触面积与物体间接触面的粗糙程度相同同，压力大小不同，滑动摩擦力不同，压力越大，滑动摩擦力越大，由此可知，当接触面的粗糙程度一定时，物体对接触面间的压力越大，滑动摩擦力越大；
②由表中实验序号为1、6、7的实验数据可知，物体间接触面积与压力大小相同，物体间接触面的粗糙程度不同，滑动摩擦力不同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，由此可知，滑动摩擦力与物体间接触面的粗糙程度有关，可以验证猜想B；
③要验证滑动摩擦力与接触面的大小有关，应控制物体间接触面的粗糙程度、物体间的压力相同而接触面积不同，由表中实验数据可知，3、4、5的数据符合要求，因此根据表中信息能验证猜想C，且可得摩擦力大小与接触面积大小无关；
（3）进行第1次实验时，弹簧测力计拉力是1.6N，所以滑动摩擦力大小是1.6N，如果用3N的力水平拉动木块，压力大小不变，接触面粗糙程度不变，所以滑动摩擦力保持1.6N不变；
（4）小红将木块沿竖直方向截去一半后，没有控制物体间的压力不变，接触面间的压力也减小了一半，因此他得出的结论是错误的；
要探究滑动摩擦力的大小和接触面积的关系就要采用控制变量法控制压力的接触面的粗糙程度一定，将水平方向截去一半后的木块竖直放置，接触面间的压力也减小了一半，故测得木块所受的滑动摩擦力也为原来一半，由（4）中的两个实验，你的结论是：当接触面的粗糙程度和物体对接触面间的压力都一定时，滑动摩擦力与接触面积的大小无关．
故答案为：（1）水平；   匀速；   二力平衡；（2）①当接触面的粗糙程度一定时，物体对接触面间的压力越大，滑动摩擦力越大；②1、6、7；③接触面积的大小；
（3）1.6；（4）接触面间的压力也减小了一半；当接触面的粗糙程度和物体对接触面间的压力都一定时，滑动摩擦力与接触面积的大小无关．

点评 能否正确使用控制变量法进行分析实验是解答此题的关键，同时要学会利用二力平衡的条件间接测出摩擦力的方法．

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