Question

13．木块与小车向右做匀速直线运动，遇到一障碍物时，小车停下，木块从车上的a点滑至b点（如22图甲），是因为木块具有惯性；木块能停在b点，说明木块在滑动过程中受到向左（填“左”或“右”）的摩擦力作用．为测量木块所受摩擦力，可以采用图中乙、丙所示装置实验：

（1）图乙所示装置，木块放在水平面上，右端用手拉弹簧测力计使木块沿水平面向右匀速运动，稳定时木块受到水平面的摩擦力和拉力是一对平衡力，弹簧测力计的读数即为摩擦力的大小．
（2）用图丙所示装置实验：弹簧测力计右端固定，左端与木块相连，木块放在上表面水平的小车上，弹簧测力计保持水平，现拉动小车沿水平面向左匀速运动，稳定时木块对小车的摩擦力＜（选填“＞”、“=”或“＜”）手对小车的拉力；当拉动小车向左作加速运动时，手对小车的拉力将增大，小车对木块的摩擦力将不变（选填“增大”、“减小”或“不变”）； 图丙中木块受到的摩擦力的大小是2.6N．
（3）在图乙、丙所示装置实验中，图丙（选填“乙”或“丙”）所示装置测量摩擦力更准确、方便．

Answer 1

分析 木块由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动；摩擦力阻碍物体间的相对运动，先判断物体间的相对运动方向，再判断摩擦力的方向．
（1）对摩擦力的测量是采用“转换法”进行的，只有当弹簧测力计拉动木块匀速运动时，拉力才与摩擦力成为一对平衡力，它们大小相等；二力平衡条件：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在同一个物体上；
（2）由于小车向左运动，木块相对于小车向右运动，受到水平向左的滑动摩擦力和弹簧测力计对木块水平向右的拉力，两者是一对平衡力；
影响摩擦力大小的因素：压力和接触面的粗糙程度，根据其判断小车所受的摩擦力大小；
图丙的中木块始终处于静止状态，所受拉力与摩擦力平衡，根据测力计的示数可得知摩擦力的大小；
（3）乙方案是让物体处于静止状态来保证摩擦力等于拉力，更准确方便．

解答 解：小车停下来，而木块由于惯性要保持原来的运动状态继续前进，由a点滑到b点；木块相对于小车向右运动，木块受到的滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，向左．
（1）实验中弹簧测力计拉木块，弹簧测力计显示的是拉力，水平方向上木块受到拉力和摩擦力，木块在做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，此时摩擦力等于拉力；
（2）①由于小车向左运动，木块相对于小车向右运动，故木块受到水平向左的滑动摩擦力和测力计对木块水平向右的拉力，两者是一对平衡力；
力的作用是相互的，木块对小车的摩擦力方向向右，小车还受到地面向右的摩擦力，如图所示

小车沿水平面向左匀速运动，所以有F′=f₁′+f₂．
比较可知，稳定时木块对小车的摩擦力小于手对小车的拉力．
当拉动小车向左作加速运动时，拉力应增大，由于压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力的大小不变；
②当拉动小车向左做加速运动时，小车对木块的压力和接触面的粗糙程度不变，受到的摩擦力不变；
③由图丙知，测力计的分度值0.2N，示数为2.6N，由于此时木块受到的摩擦力与拉力平衡，则摩擦力等于2.6N；
（3）因为在乙方案中，要保持木块的匀速运动中读数，不容易读得准确．丙方案中，弹簧测力计是静止的，读数容易读得准确，故选图丙．
故答案为：惯性；左；（1）拉力；（2）＜；增大；不变；2.6；（3）丙．

点评 探究实验的设计必须遵循科学性原则，简便性原则，可操作性原则以及准确性原则．此题考查学生在两个实验方案中，就可操作性以及准确性方面做出正确判断的能力．