Question

17．小佳同学利用运动鞋进一步探究“滑动摩擦力与压力大小的定量关系”．

（1）如图1所示，他用弹簧测力计水平拉着重2N的运动鞋在水平桌面上做匀速直线运动，其目的是使拉力大小与滑动摩擦力大小相等，请读出此时弹簧测力计的示数并填入后面表格中的空缺数据处． 
（2）再往鞋子里添加砝码并均匀摆放，改变的是鞋对桌面的压力，重复上述实验步骤进行多次实验，并将实验数据记录在表中．

实验次数	压力F/N	测力计示数/N
1	2
2	3	2.7
3	4	3.6
4	5	4.5

（3）请根据实验数据在图2中做出运动鞋受到的滑动摩擦力与压力大小关系的图象． 
（4）分析图象可得结论：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力与压力大小成正比．
（5）若他拉着运动鞋匀速前进的速度由0.02m/s变为0.04m/s，在其他情况不变时鞋受到的滑动摩擦力将不变．（选填“变大”、“不变”或“变小”）

Answer 1

分析 （1）为了获取摩擦力的大小，采用了转换法，当物体做匀速直线运动时，受平衡力，弹簧测力计的拉力与摩擦力相等；看清图中弹簧测力计的分度值，根据指针的位置读数．
（2）摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，研究摩擦力与压力的关系，就应该控制接触面的粗糙程度，改变压力的大小．
（3）利用描点法，横坐标对应压力，纵坐标对应摩擦力，绘制出图象．
（4）分析图象，根据图象的特点就可以得出相应的结论．
（5）摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度和接触面的大小无关．

解答 解：
（1）实验过程中为了得到摩擦力的大小采用了转换法，即：沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动，此时运动鞋受平衡力，所受滑动摩擦力等于弹簧测力计拉力的大小．图中弹簧测力计的分度值是0.2N，指针指在1N后面第9个小格上，因此读数是1.8N．
（2）实验中，不断往鞋子里添加砝码并均匀摆放，改变的是鞋对桌面的压力的大小．
（3）图中横坐标对应的是压力，纵坐标对应的是摩擦力，把表中的数据用描点法绘制图象如下：

（4）由图象可以看出，摩擦力与压力的关系图象是正比例函数图象，因此可以得出的结论是：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力与压力大小成正比．
（5）拉着运动鞋匀速前进的速度由0.02m/s变为0.04m/s，运动鞋仍然做匀速直线运动，受到的压力和接触面的粗糙程度不变，因此摩擦力的大小不变．
故答案为：（1）使拉力大小与滑动摩擦力大小相等；1.8；（2）压力；（3）见上图；（4）在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力与压力大小成正比；（5）不变．

点评 本题考查的是探究影响摩擦力大小的实验，实验中采用的是控制变量法，研究摩擦力与压力的关系，需要控制接触面的粗糙程度，改变压力的大小，是中考常考的实验之一．