Question

11．在学习了滑动摩擦力知识后，实验小组的同学想用所学的知识进一步探究运动鞋的鞋底防滑效果．小涵和小思同学各自带来了足球鞋和篮球鞋，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）如图所示是同学们实验时的场景，为了能准确地测量滑动摩擦力的大小，实验时应该怎样操作？把运动鞋放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动．这样做的目的是使拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等．
（2）小涵将自己的运动鞋放在水平桌面的橡胶垫上，按正确的方法拉动弹簧测力计，但在实验过程中却遇到了难题，请你分析他们可能遇到的困难丙提出改进意见．（困难和对应意见各写一条即可）
（3）小涵测出滑动摩擦力大的一定是“防滑冠军”吗？请说明理由．

Answer 1

分析 （1）为了测出摩擦力的大小，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）在拉动运动鞋时，很难让鞋子保持匀速直线运动状态，会导致了弹簧测力计的示数不稳定；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；
（3）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）实验过程中为了测得摩擦力的大小采用了转换法，即，把运动鞋放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动，此时运动鞋受平衡力，所受滑动摩擦力等于弹簧测力计拉力的大小；
（2）实验中，拉着弹簧测力计做匀速直线运动是比较难做到的，弹簧测力计示数不稳定，很难准确读数；
我们可以让运动鞋不动而拉动橡胶垫，这样做的好处是：能做到测力计示数稳定，便于读数；
（3）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）把运动鞋放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动；使拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；
（2）难题：很难控制匀速拉动弹簧测力计或测力计在运动中读数，很难准确读数；
改进：如图，保持弹簧测力计沿水平方向拉着运动鞋，拉动运动鞋下面的橡胶垫；
（3）不一定；滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度都有关系．两运动鞋的质量不同，对接触面的压力不同，没控制压力相同．

点评 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．