Question

12．为了探究滑动摩擦力跟哪些因素有关，小明设计了如图甲实验装置，进行了如下操作：

（1）将表面平整的长木板放在水平桌面上，再把木块（质量为200克）放在木板上，小明沿水平方向缓慢地拉动弹簧测力计，使木块做匀速直线运动，这样做的目的是为了使拉力等于摩擦力，读出弹簧测力计的示数为0.5N；
（2）分别将此木块和所加钩码的总质量增至400克、600克进行实验．弹簧测力计的示数分别为1.0N和1.5N，初步得出的结论为接触面的粗糙程度相同，压力越大滑动摩擦力越大．
（3）另一组同学小华对实验进行了改进，装置如图乙：将木块用测力计水平拉住，测力计另一端固定在桌上一侧，细线一端和砂桶连接，另一端跨过定滑轮和长木板相连．实验时在砂桶中加砂，当桶和砂的总重为5N时，弹簧测力计示数如图丙所示，长木板运动匀速运动，此时木块和长木板之间的滑动摩擦力大小为2.4N，长木板受到桌面对它的摩擦力为2.6N．若在砂桶中继续加砂3N，长木板将做加速（选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动，弹簧测力计示数不变（选填“变大”、“变小”、“不变”）．【不计绳重和绳与轮之间的摩擦】
（4）小刚同学认为把长木板改成海绵，还可以探究压力的作用效果与压力大小和受力面积之间的关系．小刚是通过海绵的凹陷程度来判断出压力作用效果是否明显．小刚在探究压力作用效果与受力面积的关系时，把质量和底面积小的小木块换成了质量和底面积大的大木块来进行对比试验，你觉得小刚的做法正确吗？为什么？不正确，没有保持压力相等．

Answer 1

分析 （1）测力计水平拉动物体时，测力计显示拉力大小，物体在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用，当物体进行匀速直线运动时，滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，滑动摩擦力大小等于拉力大小．
（2）（3）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，压力大小不变，接触面粗糙程度不变时，滑动摩擦力大小不变．无论木板进行匀速、加速、减速时，木块受到木板的滑动摩擦力大小是不变的，木块相对桌子来讲是静止的，木块水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以测力计示数不变；
（4）要探究压力的作用效果与压力大小之间的关系，需要保持受力面积不变；要探究压力作用效果与受力面积之间的关系时，需要保持压力一定．

解答 解：（1）测力计水平拉动物体时，测力计显示拉力大小，当物体进行匀速直线运动时，物体在水平方向的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，滑动摩擦力大小等于拉力大小．所以读出测力计的示数就是滑动摩擦力的大小．
（2）在接触面的粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；
（3）由图可知测力计的分度值为0.2N，此时示数为2.4N，由于木块静止，根据二力平衡可知长木板受到桌面对它的摩擦力为f=5N-2.4N=2.6N；
若在砂桶中继续加砂3N，由于拉力大于摩擦力故而木块受力不平衡，此时长木板将做加速运动；无论木板进行匀速、加速、减速运动时，木块与桌子之间的压力不变，接触面的粗糙程度不变，故滑动摩擦力不变，所以测力计示数不变，总是等于滑动摩擦力大小；
（4）把长木板改成海绵，还可以探究压力的作用效果与压力大小和受力面积之间的关系，通过海绵的凹陷程度反映压力作用效果；小刚实验中没有控制不变量，存在两个变量，故而他的做法是错误的．
故答案为：（1）匀速直线；（2）接触面的粗糙程度相同，压力越大滑动摩擦力越大；（3）2.4；2.6；加速；不变；（4）海绵的凹陷程度；不正确；没有保持压力相等．

点评 滑动摩擦力大小只跟压力大小、接触面粗糙程度有关，跟物体的运动速度无关，这个问题，学生总是不容易理解的．