Question

9．小明在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使它沿水平长木板做匀速运动，使摩擦力等于拉力，从而测出摩擦力；改变放在木块上的砝码，从而改变木块与长木板之间的压力；把棉布、毛巾等铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度．

（1）观察三个实验，比较甲图和乙图所示实验，说明摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关．
（2）观察三个实验，比较甲图和丙图所示实验，说明在压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大．
（3）小明在进行乙图中实验时，改变放在木块上的砝码，通过多次实验得到摩擦力F_摩与作用在物体表面的压力F_压的关系图线如丁图所示，由图可知：F_摩=0.25F_压．当木块与砝码的总重力为6N时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力为1.5，若此时弹簧测力计的读数为2.5N，则木块将做加速运动．
（4）小明设计了如图1所示的实验方案，通过实验得到了正确的结论．图1甲中物体运动的速度大小为v₁，图1乙中物体运动的速度大小为v₂，实验过程中，关于v₁和v₂的大小，下列说法正确的是D．（选填字母）
A、v₁一定大于v₂ B、v₁一定小于v₂
C、v₁一定等于v₂        D、v₁可以大于、等于或小于v₂．
（5）某物理兴趣小组为了测量滑动摩擦力的大小，设计了如图2所示的实验装置．实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动．（轻绳与滑轮的摩擦不计）
①为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是B．（选填“A”或“B”）
A．滑块的质量m₁  B．小桶和沙子的总质量m₂
②滑块受到的滑动摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符号表示）
③小桶落地后，滑块继续向前运动，受到的滑动摩擦力f₂，则f₁等于f₂．（选填“大于”、“等于”或“小于”）
④实验中难以判断滑块是否做匀速直线运动，请你对上述实验方法提出改进意见：拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．

Answer 1

分析 （1）（2）影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，根据图中现象得出结论；
（3）利用图象中摩擦力与压力的关系图线，可计算二者的数量关系；根据摩擦力F_摩与作用在物体表面的压力
F_压的关系求受到摩擦力的大小；物体受非平衡力的作用时做加速运动；
（4）滑动摩擦力大小与物体运动速度无关，据此进行分析；
 （5）①②根据二力平衡条件进行分析，摩擦力等于物体的重力，根据公式G=mg得出表达式；
③根据影响滑动摩擦力的因素是压力大小和接触面的粗糙程度，据此分析解答；
④实验过程中，不容易控制滑块做匀速直线运动，根据相对运动，可改为拉动木板运动．

解答 解：（1）观察三个实验，比较甲图和乙图可知，接触面相同，压力不同，摩擦力不同，所以说明摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关．
（2）观察三个实验，比较甲图和丙图实验可知，压力相同，接触面越粗糙，测力计示数越大，即摩擦力越大，所以说明在压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大．
（3）由图丁可以看出摩擦力与压力的图线是一条斜向上的直线，说明二者成正比，同时通过数据可以看出，二者的比值为0.25．所以二者的关系式可表示为：F_摩=0.25F_压．
当木块与砝码的总重力为6N时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力F_摩=0.25F_压=0.25×6N=1.5N；
若此时弹簧测力计的读数为2.5N，则拉力大于摩擦力，木块将做加速运动．
（4）滑动摩擦力大小与物体运动速度无关，所以甲、乙两图中的速度之间的关系是：v₁可以大于、等于或小于
v₂，故选D．
（5）①图2的实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动．此时的拉力等于小桶和沙子的总生力．因此，为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是
小桶和沙子的总质量m₂．选B．
②滑块受到的滑动摩擦力等于小桶和沙子的总重力，因此f₁=m₂g．
③小桶落地后，滑块继续向前运动，压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以受到的滑动摩擦力f₂等于f₁．
④实验中难以判断滑块是否做匀速直线运动，可做出改进：拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．
故答案为：（1）乙；
（2）压力；粗糙；
（3）0.25；1.5；加速；
（4）D；
（5）①B；②m₂g；③等于；④拉动木板向左运动，使滑块保持静止状态，测出小桶和沙子的总质量即可．

点评 探究摩擦力的大小与什么因素有关，考查二力平衡条件、滑动摩擦力大小的影响因素、控制变量法的运用、力和运动的关系及对实验方案的改进，综合性较强．