Question

5．小明用如图1所示的装置，探究摩擦力的大小与哪些因素有关．

（1）实验时，小明将木块放在水平木板上，弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块作匀速直线运动．这样做的目的是使拉力和摩擦力成为一对平衡力．

序号	木块放置情况	木板表面情况	压力/N	弹簧测力计示数/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上铺棉布	6	1.8
5	平放	木板上铺毛巾	6	3.0

（2）实验时，小明记录的部分数据如表所示．
a．分析序号1、2、3三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关．滑动摩擦力的大小与接触面所受压力F大小的关系式是f=0.2F．
b．如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，应选序号为1、4、5三组数据进行分析．
（3）小明在实验时还发现：在木块没有被拉动时，弹簧测力计也有示数，且示数会变化．他请教老师，知道可用F-t图象表示拉力随时间的变化情况．若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图象如图2所示，其中0～4s木块处于静止状态．分析图象可知：要使木块由静止开始运动，至少要用2.3N的水平拉力拉木块；如果实验时木块所受的拉力是2N，则下列对木块所处状态的判断，正确的是C．
A．静止                                   B．匀速直线运动
C．静止或匀速直线运动           D．条件不足，无法判断．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计拉动木块时，弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力，根据二力平衡条件，要沿水平方向拉动木块做匀速直线运动；
（2）a、要探究滑动摩擦力大小与压力的关系，需保持接触面的粗糙程度相同，结合表格中数据进行分析即可；
b、要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，需保持压力大小相同，接触面的粗糙程度不同；
（3）由图可知要使木块由静止开始运动，至少要用多大的水平拉力拉木块；如果实验时木块所受的拉力是2N，有两种可能：①还没拉动，②拉动后匀速运动．

解答 解：（1）在实验中弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块作匀速直线运动，根据二力平衡知识，此时拉力大小与摩擦力相等；
（2）a、1、2、3组实验数据，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，可得滑动摩擦力大小与压力大小有关；
由数据知，压力增大几倍，滑动摩擦力便增大为原来的几倍，所以摩擦力与压力成正比，
设f=kF
当F=6N时，f=1.2N，代入数据得：
1.2N=k×6N
解得：k=0.2
所以关系式为：f=0.2F；
b、1、4、5三组实验，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，可以探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系．
（3）当木块做匀速直线运动时，在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡的知识可知，这两个大小相等，方向相反，其中0～4s木块处于静止状态，弹簧测力计示数2.3N，即拉力2.3N；
根据图象所示信息，如果实验时木块所受的拉力是2N，可能静止（还没拉动）、可能匀速运动，故C正确，故选C．
故答案为：（1）水平；匀速直线；使拉力和摩擦力成为一对平衡力；（2）1、2、3；f=0.2F；1、4、5；（3）2.3；C．

点评 此题是探究摩擦力的大小与哪些因素有关的实验，考查了根据实验数据得出结论的能力，特别注意控制变量法的应用．