Question

2．为探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关，小明设计了如图甲所示的实验．

（1）小明把长方体木块放在水平桌面上，为了测出滑动摩擦力的大小，他用弹簧测力计水平匀速拉动木块运动．记下此时弹簧测力计的示数为F₁，则滑动摩擦力的大小等于F₁．接着，他在木块上先后增加二个和四个砝码，重复前面的步骤，分别读出对应的弹簧测力计示数为F₂和F₃，发现F₃＞F₂＞F₁，这说明在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（2）在探究滑动摩擦力是否与物体间的接触面积有关时，小明先后用大、小木块按图甲所示的方法对比实验，小明的做法是否正确不正确，理由是没有控制压力大小相同．
（3）在研究此问题时，小红设计的实验如图乙所示，弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉动长木板，然后读出弹簧测力计的示数，即可测出木块与木板间的摩擦力，小明看了小红的实验后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验，请你说出其中原因：
①不需要控制木板做匀速直线运动
②测力计静止，便于读数．

Answer 1

分析 （1）根据二力平衡的条件分析；
影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，根据图中现象得出结论；
（2）探究滑动摩擦力是否与物体间的接触面积有关时，要控制压力 大小和接触面的粗糙程度相同；
（3）从方便实验操作、方便读数的角度分析答题．

解答 解：（1）只有沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小（测力计示数）才等于摩擦力的大小．故需用弹簧测力计水平拉着物体做匀速运动；
滑动摩擦力的大小等于F₁；他在木块上先后增加二个和四个砝码，增加了压力大小，重复前面的步骤，分别读出对应的弹簧测力计示数为F₂和F₃，发现F₃＞F₂＞F₁，根据二力平衡的条件，滑动摩擦力逐渐增大，故得出的结论是：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（2）在探究滑动摩擦力是否与物体间的接触面积有关时，小明先后用大、小木块按图甲所示的方法对比实验，实验中没有控制压力大小相同，故小明的做法不正确；
（3）如图乙所示的实验装置中，木块与弹簧测力计固定不动，拉动木板运动，该装置的优点是：不需要控制木板做匀速直线运动，方便实验操作，测力计静止，便于读数．
故答案为：（1）匀速；F₁；在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（2）不正确；没有控制压力大小相同；
（3）①不需要控制木板做匀速直线运动
②测力计静止，便于读数．

点评 本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，考查实验原理及控制变量法的运用及对实验方案的评估．