Question

3．在探究滑动摩擦力与什么因素有关的实验中，王宇和同学们提出了以下几种猜想：
①与物体所受重力的大小有关②与物体间的接触面积大小有关③与物体间接触面积的粗糙程度有关
实验室中提供了以下实验器材：一块较长且光滑程度一致的木板、一个弹簧测力计、一个带钩的长方体软木块、几个质量相同的砝码和一把能够切开软木块的小刀．
（1）为了验证猜想①是否成立，王宇按照如图所示的方法进行实验．当他使软木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F₁；当他向软木块上放上一个砝码并拉动弹簧测力计使软木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F₂．若猜想①成立，则F₁不等于F₂（选填“等于”或“不等于”）．
（2）王宇的同学从软木块上取下砝码，用小刀将软木块沿竖直方向截去一半后，拉动弹簧测力计，使截断后的软木块做匀速直线运动，结果他发现弹簧测力计的示数F₃＞F₁，于是该同学就认为猜想②是成立的．你认为他的做法是不正确（选填“正确”或“不正确”）的．因为没有保证压力相等．
（3）若要验证猜想③是否成立，你认为上述实验器材中还缺少一块毛巾（选填“一块毛巾”或“一把刻度尺”）．加上该实验器材后，王宇拉动弹簧测力计使截断后的软木块做匀速直线运动，结果发现弹簧测力计的示数F₄与F₃不相等．由所学知识可判断，F₄比F₃大（选填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟接触面积大小、拉力大小、运动速度无关，当接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（2）探究滑动摩擦力跟接触面积大小的关系时，要控制压力大小和接触面粗糙程度不变；
（3）要探究摩擦力与物体间接触面积的粗糙程度有关，需要控制压力一定，改变接触面的粗糙程度；压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大．

解答 解：
（1）当软木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F₁；当向软木块上放上一个砝码并拉动弹簧测力计使软木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F₂，在此过程中，接触面粗糙程度相同，压力越大，滑动摩擦力越大，故猜想①成立，所以F₁ 不等于F₂；
（2）探究滑动摩擦力跟接触面积大小的关系，要控制压力大小和接触面粗糙程度不变，实验时没有控制好压力大小不变，得出的结论是不正确，正确的做法是：将木块沿竖直方向切去一部分后，将两块叠放，进行实验．
（3）若要验证猜想③摩擦力与物体间接触面积的粗糙程度有关，需要改变接触面的粗糙程度，所以实验器材中还缺少一块毛巾；F₃是木块在木板表面上运动时弹簧测力计的示数，F₄是木块在毛巾表面上运动时弹簧测力计的示数，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大，所以F₄比F₃大．
故答案为：（1）不等于；（2）不正确；没有保证压力相等；（3）一块毛巾；大．

点评 此题是探究影响滑动摩擦力的因素，主要考查了对二力平衡条件的应用及控制变量法．在此实验中要拉动木块做匀速直线运动，要研究滑动摩擦力与一个量的关系，需要控制另一个量不变．