Question

8．在学习了摩擦力知识后，小明和小华想用所学的知识进一步探究运动鞋的鞋底防滑效果，他们各自带来了洗干净的运动鞋，又准备了一张练习立定跳远用的橡胶垫，一个弹簧测力计和细线．

（1）为了能准确地测量滑动摩擦力的大小，小明认为应该让运动鞋沿水平方向做匀速直线运动，根据二力平衡原理，使拉力大小等于摩擦力，这里用到的实验方法是转换法．
（2）小明将自己的运动鞋放在水平桌面的橡胶垫上，按正确的方法拉动，读出了弹簧测力计的示数如图甲所示为2.8N；若实际拉动的过程中没有做到匀速直线运动，则鞋子受到的摩擦力是不变（选填“变化”或“不变”）的．
（3）小华经过思考改进了小明的实验，让弹簧测力计和鞋保持静止，拉出鞋下的橡胶垫进行测量（如图乙所示），此时鞋底受到滑动（选填“静”、“滑动”）摩擦力．第一次匀速拉动橡胶垫，弹簧测力计示数为F₁，第二次加速拉出橡胶垫，示数为F₂，则F₁等于F₂（选填：“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）小华测出他的鞋滑动摩擦力比小明的大，但他的鞋却不一定是“防滑冠军”，这是因为没有控制压力一定．

Answer 1

分析 （1）为了获取摩擦力的大小，采用了转换法，当物体做匀速直线运动时，受平衡力，弹簧测力计的拉力与摩擦力相等；
（2）根据弹簧测力计的分度值读出图甲中的示数，滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，与运动的速度无关；
（3）加速拉出橡胶垫时，鞋相对鞋垫间是运动的；
当拉动橡胶垫的过程中，鞋子保持静止状态，根据二力平衡的条件知弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小，从而得到两次拉力的关系；
（4）滑动摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力有关，接触面的粗糙程度一定时，表面受到的压力越大，摩擦力就越大．

解答 解：
（1）实验过程中为了得到摩擦力的大小采用了转换法，即：沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动，此时运动鞋水平方向受到两个力是一对平衡力，所受滑动摩擦力等于弹簧测力计拉力的大小；
（2）图甲中，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为2.8N；
滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，与运动的速度无关，则实际拉动的过程中没有做到匀速运动时，鞋子受到的摩擦力不变；
（3）弹簧测力计和鞋保持静止，拉出鞋下的橡胶垫进行测量，但鞋相对鞋垫间仍是运动的，所以此时鞋底受到是滑动摩擦力；
第一次匀速拉动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，所以F₁=f；
第二次加速拉出橡胶垫，但鞋保持静止不动，所以拉力F₂与摩擦力仍是一对平衡力，因为加速拉动F₂=f．所以可得：F₁=F₂．
（4）摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，不同的鞋子的质量不同，对水平面的压力不同，因此在研究鞋子防滑性能时，应该控制鞋子的质量相同．
故答案为：（1）匀速直线；二力平衡；转换；（2）2.8；不变；（3）滑动田；等于；（4）没有控制压力一定．

点评 本题是测摩擦力大小的实验，考查了实验注意事项、原理等．在本实验中，会有多个因素同时影响着摩擦力的大小，因此，从控制变量法的要求出发，应尽可能多的考虑到各种因素，并保持这些因素不变，从而使所要探究的结果更有说服力．