Question

9．小明在探究“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，用彈簧測力計(jì)沿水平方向拉動木塊，使它沿水平長木板做勻速運(yùn)動，使摩擦力等于拉力，從而測出摩擦力；改變放在木塊上的砝碼，從而改變木塊與長木板之間的壓力；把棉布、毛巾等鋪在長木板上，從而改變接觸面的粗糙程度．

（1）觀察三個實(shí)驗(yàn)，比較甲圖和乙圖所示實(shí)驗(yàn)，說明摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力有關(guān)．
（2）觀察三個實(shí)驗(yàn)，比較甲圖和丙圖所示實(shí)驗(yàn)，說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）小明在進(jìn)行乙圖中實(shí)驗(yàn)時，改變放在木塊上的砝碼，通過多次實(shí)驗(yàn)得到摩擦力F_摩與作用在物體表面的壓力F_壓的關(guān)系圖線如丁圖所示，由圖可知：F_摩=0.25F_壓．當(dāng)木塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為1.5，若此時彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為2.5N，則木塊將做加速運(yùn)動．
（4）小明設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)得到了正確的結(jié)論．圖1甲中物體運(yùn)動的速度大小為v₁，圖1乙中物體運(yùn)動的速度大小為v₂，實(shí)驗(yàn)過程中，關(guān)于v₁和v₂的大小，下列說法正確的是D．（選填字母）
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）某物理興趣小組為了測量滑動摩擦力的大小，設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)中，小桶內(nèi)裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動．（輕繩與滑輪的摩擦不計(jì)）
①為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是B．（選填“A”或“B”）
A．滑塊的質(zhì)量m₁  B．小桶和沙子的總質(zhì)量m₂
②滑塊受到的滑動摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符號表示）
③小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運(yùn)動，受到的滑動摩擦力f₂，則f₁等于f₂．（選填“大于”、“等于”或“小于”）
④實(shí)驗(yàn)中難以判斷滑塊是否做勻速直線運(yùn)動，請你對上述實(shí)驗(yàn)方法提出改進(jìn)意見：拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．

Answer 1

分析 （1）（2）影響滑動摩擦力大小因素有兩個：壓力大小和接觸面的粗糙程度，研究與其中一個因素的關(guān)系時，要控制另外一個因素不變，根據(jù)圖中現(xiàn)象得出結(jié)論；
（3）利用圖象中摩擦力與壓力的關(guān)系圖線，可計(jì)算二者的數(shù)量關(guān)系；根據(jù)摩擦力F_摩與作用在物體表面的壓力
F_壓的關(guān)系求受到摩擦力的大�。晃矬w受非平衡力的作用時做加速運(yùn)動；
（4）滑動摩擦力大小與物體運(yùn)動速度無關(guān)，據(jù)此進(jìn)行分析；
 （5）①②根據(jù)二力平衡條件進(jìn)行分析，摩擦力等于物體的重力，根據(jù)公式G=mg得出表達(dá)式；
③根據(jù)影響滑動摩擦力的因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，據(jù)此分析解答；
④實(shí)驗(yàn)過程中，不容易控制滑塊做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)相對運(yùn)動，可改為拉動木板運(yùn)動．

解答 解：（1）觀察三個實(shí)驗(yàn)，比較甲圖和乙圖可知，接觸面相同，壓力不同，摩擦力不同，所以說明摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力有關(guān)．
（2）觀察三個實(shí)驗(yàn)，比較甲圖和丙圖實(shí)驗(yàn)可知，壓力相同，接觸面越粗糙，測力計(jì)示數(shù)越大，即摩擦力越大，所以說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）由圖丁可以看出摩擦力與壓力的圖線是一條斜向上的直線，說明二者成正比，同時通過數(shù)據(jù)可以看出，二者的比值為0.25．所以二者的關(guān)系式可表示為：F_摩=0.25F_壓．
當(dāng)木塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力F_摩=0.25F_壓=0.25×6N=1.5N；
若此時彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為2.5N，則拉力大于摩擦力，木塊將做加速運(yùn)動．
（4）滑動摩擦力大小與物體運(yùn)動速度無關(guān)，所以甲、乙兩圖中的速度之間的關(guān)系是：v₁可以大于、等于或小于
v₂，故選D．
（5）①圖2的實(shí)驗(yàn)中，小桶內(nèi)裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動．此時的拉力等于小桶和沙子的總生力．因此，為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是
小桶和沙子的總質(zhì)量m₂．選B．
②滑塊受到的滑動摩擦力等于小桶和沙子的總重力，因此f₁=m₂g．
③小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運(yùn)動，壓力和接觸面的粗糙程度沒有改變，所以受到的滑動摩擦力f₂等于f₁．
④實(shí)驗(yàn)中難以判斷滑塊是否做勻速直線運(yùn)動，可做出改進(jìn)：拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．
故答案為：（1）乙；
（2）壓力；粗糙；
（3）0.25；1.5；加速；
（4）D；
（5）①B；②m₂g；③等于；④拉動木板向左運(yùn)動，使滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，測出小桶和沙子的總質(zhì)量即可．

點(diǎn)評 探究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)，考查二力平衡條件、滑動摩擦力大小的影響因素、控制變量法的運(yùn)用、力和運(yùn)動的關(guān)系及對實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，綜合性較強(qiáng)．