Question

4．在学习摩擦力时，同学们体验到：滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力有关．在此基础上，请你跟同学们完成以下内容．
（1）为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，请你自选实验器材进行实验，设计你的实验步骤．
（2）晓彤和小雪合作探究“滑动摩擦力的大小跟压力的关系”，实验装置如图所示，在水平桌面上用弹簧测力计匀速直线拉动几个重为 5N 的相同木块，根据二力平衡的条件，弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小．并将实验数据记录在下表中．

实验次数	1	2	3	4	5
压力 F/N	5	10	15	20	25
摩擦力 f/N	1.2 5	2.5 0	3.7 5	5.0 0	6.2 5

晓彤和小雪在处理数据时发现，每次实验中，f/F均为0.25，由此你能得出的实验结论是在接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力成正比．
（3）你认为处理晓彤和小雪的实验数据，还可以采用图象法，仍能得到第（2）问的结论．

Answer 1

分析 （1）滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关，所以运用控制变量法设计探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度关系的实验；
（2）根据二力平衡条件，拉动物体做匀速直线运动，则物体受平衡力，拉力等于摩擦力；
分析表格中数据，根据摩擦力与拉力的比值不变，可得出正比例关系；
（3）正比例函数图象是一条过原点的直线，除了通过分析数据，还可以通过作图象的方法得出正比例关系．

解答 解：（1）滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关，所以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度关系时需要控制压力相等，在粗糙程度不同的表面上匀速运动，需要弹簧测力计、木块、木板、棉布、毛巾．步骤如下：
①用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板表面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数F₁；
②用弹簧测力计水平拉动木块在水平棉布、毛巾等表面上做匀速直线运动，分别读出弹簧测力计的示数 F₂、F₃；
③比较三次弹簧测力计示数，得出结论；
（2）在水平桌面上用弹簧测力计匀速直线拉动木块，所以木块受到的拉力与滑动摩擦力是平衡力，测力计的示数应等于滑动摩擦力的大小；
$\frac{f}{F}$均为0.25，说明摩擦力与拉力的比值为定值，可得在接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力成正比；
（3）除了通过分析数据，还可以通过作图象的方法得出正比例关系．
故答案为：（1）①用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板表面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数F₁；②用弹簧测力计水平拉动木块在水平棉布、毛巾等表面上做匀速直线运动，分别读出弹簧测力计的示数 F₂、F₃；③比较三次弹簧测力计示数，得出结论；
（2）滑动摩擦力的大小；在接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力成正比；
（3）图象．

点评 本题是探究影响摩擦力大小因素实验，考查了对实验的设计、实验数据的分析及结论的得出，在此过程中要注意控制变量法的应用，掌握正比例关系的分析方法．