Question

10．如图所示是小华物理学习小组探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验．

（1）实验过程中，必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动，根据二力平衡的原理，得出滑动摩擦力与拉力大小相等．
（2）观察图甲、乙，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₂，由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）观察图甲、丙，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₃，说明：压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大．
（4）在实验后交流的过程中，小华发现有同学设计的实验装置如图丁所示，实验时，在托盘中放入适量的砝码，使木块做匀速直线运动．（滑轮的摩擦不计）
请回答下列问题：
①为了测木块滑动摩擦力，需要测量物理量是D（填编号）．
A．木板的质量m_l              B．木块的质量m₂
C．砝码的质量m₃             D．托盘和砝码的总质量m₄
②小华猜想：摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关．于是，他在上述实验的基础上，将木块沿竖直方向切去一部分后．用剩下的部分继续进行实验，测得的滑动摩擦力变小．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为她的探究过程存在的问题是未控制压力一定．正确的做法是：小华将木块沿竖直方向切去一部分后，只要将截去部分叠在剩余部分上面，就可以进行实验并得出正确结论．

Answer 1

分析 （1）木块只有在做匀速直线运动时，受到弹簧测力计的拉力才等于受到的摩擦力；
（2）（3）滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关．探究滑动摩擦力跟压力大小关系时，控制接触面粗糙程度不变；探究滑动摩擦力跟接触面粗糙程度关系时，控制压力大小不变．
（4）在图2的设计中，对木块的拉力来自托盘的砝码的总重力，因此需要测量二者的质量，并据此根据二力平衡条件计算出摩擦力的大小．
在探究摩擦力的大小跟接触面积的关系时，必须控制压力和接触面的粗糙程度不变，据此可做出评价和提出改进方案．

解答 解：
（1）实验时为了测出滑动摩擦力大小，应使弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动，此时摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡，可知此时滑动摩擦力与拉力大小相等；
（2）甲、乙两图接触面粗糙程度相同，压力不同，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₂，由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）甲、丙两图压力相同，接触面粗糙程度不同，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₃，说明：压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大．
（4）①因为图2的设计中，对木块的拉力来自托盘的砝码的总重力，所以为了测量木块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是托盘和砝码的总质量m₄；
②小华将木块沿竖直方向截去一部分后，用剩下部分继续进行实验，测得木块所受的滑动摩擦力变小．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．
在她的探究过程中没有控制压力大小一定，不符合控制变量法的要求，因此结论不可靠．
正确的做法是：将木块沿竖直方向截去一部分后，将截去部分叠在剩余部分上面进行实验，这样既保证了接触面的粗糙程度相同，也保证了压力不变，符合控制变量法的要求．
故答案为：（1）匀速直线；二力平衡；（2）压力；（3）越大；（4）①D；②未控制压力一定； 截去部分叠在剩余部分上面．

点评 掌握滑动摩擦力大小的影响因素是压力大小和接触面的粗糙程度，能利用控制变量法和二力平衡条件探究滑动摩擦力大小的影响因素，同时还应学会对实验进行大胆的改进．