Question

13．小明和小华用如图甲所示的装置，探究摩擦力的大小与哪些因素有关．
（1）实验时，将木块放在一水平木板上，沿水平方向拉动木块，使木块在长木板上做匀速直线运动．改变木块对木板的压力分别测出每次的滑动摩擦力f，实验数据如表．

实验次数	1	2	3	4	5	6
压力F/N	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
滑动摩擦力f/N	0.6	0.8	1.2	1.5	1.9	2.1

（2）根据表中的实验数据，在方格纸上画出滑动摩擦力f与压力F的关系图象．
（3）滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F大小的关系式是f=0.3F．
（4）理论上，该实验次数越多越好，其好处是数据越多，得到的两者关系越趋近实际的关系．
（5）小华在实验时发现：开始拉动静止的木块直到木块匀速滑动时，测力计的示数会发生变化．并根据实验数据作出了F-t图象．如图乙所示．其中0～4s木块处于静止状态．由图象可知：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，通过请教老师后知道这是物体间的最大静摩擦力；如果实验过程中木块所受的拉力是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
（6）小明猜想：物体间的静摩擦力最大值与物体间的压力有关，压力越大，静摩擦力的最大值就越大．
请你设计一个简单实验，验证小明的猜想是否正确．
实验器材：木块一个，砝码若干，弹簧测力计．（补充所缺器材）
简要做法：将木块放在水平的木板上，改变木块对木板的压力，分别测出使木块由静止开始运动时的测力计的示数即物体间的最大静摩擦力．如何判断：比较测力计的示数与压力的数据，如测力计的示数随压力的变化而变化，则说明物体间的最大静摩擦力与压力有关．

Answer 1

分析 （1）木块只有在做匀速直线运动时，受到弹簧测力计的拉力才等于受到的摩擦力；
（2）描点法绘制图象注意横纵坐标对应的物理量；
（3）从数据上看，接触面粗糙程度一定时，压力越大，受到的摩擦力越大，且成正比关系；
（4）实验次数越多，误差越小，实验结论越准确．
（5）分析图乙拉力的变化与物体运动状态的关系，开始与做匀速直线运动过程均属于平衡状态，拉力都等于摩擦力；
（6）要探究静摩擦力大小与压力大小的关系，需使接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，实验中要利用二力平衡条件用弹簧测力计来测量摩擦力的大小．

解答 解：
（1）用弹簧测力计水平拉动木块时，木块受到拉力和摩擦力的作用，根据二力平衡的知识，木块只有做匀速直线运动拉力才等于摩擦力；
（2）用描点法绘制图象，横坐标对应压力大小，纵坐标对应摩擦力大小如下图；
；
（3）从图象上看出，这是个正比例函数图象，在接触面的粗糙程度一定时，摩擦力的大小与压力的大小成正比，且滑动摩擦力的大小与压力大小的比值大约等于0.3，则滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F大小的关系式是：f=0.3F；
（4）实验的目的是为了得出正确的结论，多次实验，进行对比实验的结论越真实；
（5）由图乙知，最大静摩擦力为2.3N，所以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；
且物体做匀速直线运动时，拉力大小始终等于2N，说明滑动摩擦力等于2.0N；
所以当拉力等于2.0N时，物体可能处于静止状态或匀速直线运动状态，C正确；
（6）要探究静摩擦力大小与压力大小的关系，需改变压力大小，使接触面的粗糙程度不变，利用弹簧测力计沿水平方向慢慢拉动木块，当其刚开始运动时记下测力计的示数，便等于最大静摩擦力的大小．比较弹簧测力计示数和压力的变化情况得出结果．
故答案为：（1）匀速直线；
（2）见上图；
（3）f=0.3F；
（4）数据越多，得到的两者关系越趋近实际的关系；
（5）2.3；C；
（6）弹簧测力计；
简要做法：将木块放在水平的木板上，改变木块对木板的压力，分别测出使木块由静止开始运动时的测力计的示数即物体间的最大静摩擦力．
如何判断：比较测力计的示数与压力的数据，如测力计的示数随压力的变化而变化，则说明物体间的最大静摩擦力与压力有关．

点评 本题重点是研究摩擦力大小和压力大小的关系，通过分析实验数据绘制图象考查了学生对数据的分析处理和绘制图象能力；通过多次测量，培养学生良好的科学素养和一丝不苟的科学态度，并考查了学生对数据的分析能力．