Question

17．在学过摩擦力知识后，小明想探究：摩擦力大小是否与压力、重力都有关系？他利用如图所示的装置进行探究．实验步骤如下：
①金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数．
②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数．
③再往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数与步骤①中的示数相等，拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数．实验相关数据如表：

实验序号	台式测力计示数F1/N	金属盒总重力G/N	弹簧测力计示数F2/N
①	3.6	3.6	1.2
②	2.4		1.0
③	3.6	4.8	1.2

（1）此实验根据二力平衡原理测出摩擦力的大小．
（2）实验步骤②使用氢气球是为了改变压力（选填“压力”或“重力”）．
（3）请你补齐上表中空格处的数据，其值为3.6N．
（4）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验有许多优点，以下D不是其优点．
A．不需要匀速拉动           B．测力计示数稳定
C．实验更容易操作           D．实验原理更合理
（5）比较实验步骤①③（填表中的实验序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关．
（6）本实验中弹簧测力计示数的大小还与以下B有关．
A．拉纸的速度     B．纸面粗糙程度         C．金属盒与纸的接触面积．

Answer 1

分析 （1）在探究摩擦力与哪些因素有关的实验中，利用二力平衡条件来测量摩擦力的大小；
（2）氢气球会对金属盒产生向上的拉力，从而改变金属盒对台式测力计的压力，但不能改变重力的大小；
（3）第二次实验中，氢气球系在金属盒上，总重力不变，改变了压力大小，探究摩擦力与压力大小的关系；
（4）拉动白纸可使实验变得更易操作，读数也更准确，但无论是拉白纸，还是拉测力计，其原理都是利用了二力平衡条件；
（5）探究摩擦力与重力的关系，应控制接触面粗糙程度相同而重力不同，分析表中实验数据，然后得出结论；
（6）影响摩擦力大小的因素有压力和接触面的粗糙程度，与拉动的速度、接触面积等无关．

解答 解：
（1）在实验中拉动白纸运动时，金属盒始终处于静止状态，根据二力平衡条件，金属盒受到的摩擦力与拉力是一对平衡力，所以拉力与摩擦力的大小相等；
（2）实验步骤②使用氢气球，由于氢气球向上拉金属盒，所以金属盒对白纸的压力变小，但其本身的重力不变；
（3）第二次实验中，氢气球系在金属盒上，保持了总重力不变，而改变了压力大小，来探究摩擦力与压力大小的关系，所以第2次实验，金属盒的总重力仍为3.6N；
（4）由于摩擦力大小与物体运动速度无关，所以在实验中，若拉动白纸时，操作比较方便，可以不做匀速直线运动，而金属盒始终处于静止状态，拉力与摩擦力平衡，测力计示数会很稳定便于读数，但无论是抽动白纸还是拉动金属盒做匀速直线运动，都是根据二力平衡条件来测量摩擦力的，故选项D不是其优点；
（5）由表中①③实验数据可知，物体的重力不同而摩擦力相等，由此可知，摩擦力与重力无关．
（6）摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，本实验中测力计示数的大小还与纸面粗糙程度有关，故选B．
故答案为：（1）二力平衡；（2）压力；（3）3.6；（4）D；（5）①③；（6）B．

点评 此题是探究“摩擦力大小是与压力有关，还是与重力有关”的实验，考查了测量摩擦力的原理及控制变量法在此实验中的应用，学生要掌握这种测量摩擦力的方法．