Question

20．物理兴趣小组为了测量滑动摩擦力的大小，设计了图所示的实验装置．实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动．（轻绳与滑轮的摩擦不计）
（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．
A．滑块的质量m₁    B．小桶和沙子的总质量m₂
（2）根据二力平衡条件可知，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，受到的滑动摩擦力为f₂，则f₁=f₂．（填“＜”“=”“＞”）
（4）由于实验中难以保证滑块做匀速直线运动，为了解决这个问题，请你重新设计实验方案，并在答题纸虚线框内画出实验方案图（可以补充必要的实验器材）．
（5）将滑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一半．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为他得出这一结论不正确（填“正确”“不正确”），原因是：没有控制压力大小不变．

Answer 1

分析 （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，据此进行分析；
（5）探究摩擦力与接触面积的关系时，应控制接触面粗糙程度和压力大小相同而物体间的接触面积不同．

解答 解：
（1）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，故选B；
（2）根据二力平衡可知，滑块受到的滑动摩擦力等于小桶和沙子的总重力，则f₁=G=m₂g；
（3）由于压力不变，接触面的粗糙程度不变，则滑块所受滑动摩擦力不变，故f₁=f₂；
（4）实验中难以判断滑块是否做匀速直线运动，改进方案：拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，读出弹簧测力计的示数，即为木块受到的摩擦力，实验方案如图：

（5）在探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系，他们应控制面的粗糙程度和压力大小不变，改变接触面积大小；实验中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一半．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小是错误的，因为接触面积减小一半的同时压力也减小一半，存在两个变量．
故答案为：（1）B；（2）二力平衡条件；m₂g；（3）=；（4）见上图；（5）不正确；没有控制压力大小不变．

点评 此题是测量滑块与木板之间的滑动摩擦力实验，考查了二力平衡条件及重力公式的应用，同时考查了学生根据情况对实验进行分析的能力．