Question

16．小慧用如圖1所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．

（1）實驗時，小慧將木塊放在水平木板上，彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動．這樣做的目的是使拉力大小等于摩擦力大小，實驗時，小慧記錄的部分數(shù)據(jù)如表所示．

序號	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計示數(shù)/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上鋪棉布	6	1.8
5	平放	木板上鋪毛巾	6	3.0

（2）a．分析序號①②③三組數(shù)據(jù)可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān)．滑動摩擦力f大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F．
b．要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號為①④⑤三組數(shù)據(jù)進行分析．
（3）小慧在實驗時還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數(shù)，且示數(shù)會變化．他請教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時間的變化情況．若某次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖2所示，其中0～4s木塊處于靜止狀態(tài)．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是：C
A．靜止    B．勻速直線運動     C．靜止或勻速直線運動    D．條件不足，無法判斷．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計拉動木塊時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力，根據(jù)二力平衡的知識，拉力必須和滑動摩擦力方向相反，在水平方向上；
（2）滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，研究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系，要讓接觸面的粗糙程度相同，而改變壓力；根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式；
研究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，要讓壓力相同，而改變接觸面的粗糙程度；
（3）由圖2可知要使木塊由靜止開始運動，至少要用多大的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，有兩種可能：①還沒拉動，②拉動后勻速運動．

解答 解：
（1）本實驗探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)，滑動摩擦力的大小無法直接測量，我們可以用彈簧測力計水平拉動木塊，使其做勻速直線運動，此時木塊處于平衡狀態(tài)，在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力的作用，根據(jù)二力平衡的知識可知，此時拉力大小等于滑動摩擦力大小，我們可以通過讀出彈簧測力計示數(shù)，得出滑動摩擦力的大小，使木塊在水平方向上做勻速直線運動的目的：使拉力大小等于摩擦力大��；
（2）a、①②③組實驗數(shù)據(jù)，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，可得滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)；
由數(shù)據(jù)知，壓力增大幾倍，滑動摩擦力便增大為原來的幾倍，所以摩擦力與壓力成正比，
設(shè)f=kF，
當F=6N時，f=1.2N，代入數(shù)據(jù)得：
1.2N=k×6N，
解得：k=0.2，
所以關(guān)系式為：f=0.2F；
b、①④⑤三組實驗，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可以探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）由圖2可知，要使木塊由靜止開始運動，至少要2.3N的水平拉力；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，可能靜止（還沒拉動）、可能勻速運動，故選C．
故答案為：（1）水平；勻速直線；使拉力大小等于摩擦力大小；（2）a、①②③；f=0.2F；b、①④⑤；（3）2.3；C．

點評 此題是探究影響滑動摩擦力的因素，主要考查了對二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法；在此實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運動，要研究滑動摩擦力與一個量的關(guān)系，需要控制另一個量不變．