Question

16．用如图所示的装置探究摩擦力跟压力大小的关系．

（1）实验时，拉动木块在水平木板上做匀速直线运动，
（2）某次实验中弹簧测力计的指针位置如图1所示，它的示数是1.6N．
（3）分析图甲、乙可知，在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（4）分析图甲和丙，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₃，说明：压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大．
（5）如图丁所示，在图丙中物块A上叠放一块与之相同的物块B，用弹簧测力计拉着物块A，使物块B随A一起做匀速直线运动．弹簧测力计示数为F₄，则F₄：F₃=2：1；此运动过程中，物块B受到的摩擦力f_B=0N．
（6）小丽同学想探究摩擦力是否与接触面的大小有关，她用弹簧测力计测出木块在水平面上做匀速直线运动时的摩擦力，然后将木块沿竖直方向锯掉一半，测得摩擦力的大小也变为原来的一半．她由此得出：当接触面的粗糙程度一定时，接触面越小，摩擦力越小．你认为她的结论正确吗？，理由是：不正确；没有控制压力大小不变．
（7）探究过程中采用了的研究方法，在实验过程中，手拉着弹簧测力计做匀速直线运动是比较难做到的，因而弹簧测力计的示数不一定等于滑动摩擦力的大小，小军提出一个改进方法如图3所示，你觉得这种方案的优点是可以随意拉动木板，测力计始终处于静止状态，示数稳定，便于读数．
（8）若想探究滑动摩擦力与接触面积粗糙程度的关系，但手边只有弹簧测力计，体积相等的实心铁块和木块，请简要写出你的做法（可以画图辅助说明）①将木块和铁块叠放在一起（如图1），拉动木块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₁；②改变木块和铁块的叠放次序（如图2），拉动铁块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₂；③比较测力计的示数得出结论．．

Answer 1

分析 （1）根据二力平衡的知识，当拉动木块做匀速直线运动时，拉力与摩擦力平衡大小相等；
（2）确定量程和分度值读出示数；
（3）分析甲乙接触面粗糙程度和压力大小的关系及测力计的示数，而成摩擦力大小与压力大小的关系；
（4）分析甲乙接触面粗糙程度和压力大小的关系及测力计的示数，而成摩擦力大小与接触面粗糙程度大小的关系；
（5）根据摩擦力与压力的正比例关系得出结论；
B与A一起做匀速直线运动，二者没有相对运动的趋势，没有摩擦力；
（6）要得出摩擦力大小与接触面积的关系，需保持压力大小和接触面的粗糙程度相同；
（7）使木块和弹簧测力计固定，抽动木板，即使木板没有被匀速抽出，木块和测力计仍会保持静止状态，测力计示数稳定，便于读数；
（8）可将铁块与木块叠放，保持压力大小不必，改变叠放的顺序来改变接触面的粗糙程度．

解答 解：（1）实验过程中，应使弹簧测力沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动，物块A处于平衡状态，受平衡力作用，根据二力平衡知识可知，此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等．
（2）由图1所示弹簧测力计可知，其分度值为0.2N，它的示数是1.6N．
（3）甲乙接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，且压力越大，测力计的示数越大，可得在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（4）甲、丙所示实验可知，物体间的压力相等而接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数F₁＜F₃，物体所示滑动摩擦力不同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，由此可知：在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大．
（5）接触面的粗糙程度相同，摩擦力与压力成正比，丁压力是丙压力的2倍，所以摩擦力也是丙的2倍，可得F₄：F₃=2：1；
由于AB一起做匀速直线运动，所以二者之间没有相对运动的趋势，没有摩擦力；
（6）将木块沿竖直方向锯掉一半，在接触面积减小一半的同时，压力也减小了一半，所以得出了错误的结论；
（7）图3将测力计与木块固定，此时无论怎样拉动木板，木块和测力计都能保持静止，测力计的示数比较稳定，便于读数；
（8）①将木块和铁块叠放在一起（如图1），拉动木块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₁；②改变木块和铁块的叠放次序（如图2），拉动铁块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₂；③比较测力计的示数得出结论．

故答案为：（1）匀速直线运动；（2）1.6；（3）接触面的粗糙程度；压力；（4）压力；接触面越粗糙；（5）2：1；0；（6）不正确；没有控制压力大小不变；（7）可以随意拉动木板，测力计始终处于静止状态，示数稳定，便于读数；（8）①将木块和铁块叠放在一起（如图1），拉动木块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₁；②改变木块和铁块的叠放次序（如图2），拉动铁块做匀速直线运动，读出测力计的示数F₂；③比较测力计的示数得出结论．

点评 此题是探究影响摩擦力因素的实验，考查了控制变量法和二力平衡条件的应用，注意实验的改进所具有的优点，并学习改进的方法．