Question

15．在探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的過程中，一些同學(xué)做以下猜想：
猜想A：滑動摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
猜想B：滑動摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
猜想C：滑動摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦兩個物體間接觸面積大小有關(guān)．
為了檢驗上述有關(guān)猜想是否正確，某同學(xué)選用了一塊底面與各個側(cè)面粗糙程度均相同的長方體木塊，并設(shè)計了以下實驗方案．

步驟1：把長方體木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動（如圖7甲所示），讀出這時彈簧測力計的示數(shù)；
步驟2：在長方體木塊上放上砝碼（如圖7乙所示），用彈簧測力計水平拉木塊，使砝碼與木塊一起沿直線勻速滑動，比較“步驟2”與“步驟1”中彈簧測力計示數(shù)的大小；
步驟3：在水平長木板上鋪上一層棉布，把木塊平放在棉布上（不加砝碼），用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動（如圖7丙所示），比較“步驟3”與“步驟1”中彈簧測力計示數(shù)的大�。�
（1）當(dāng)用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動時，滑動摩擦力的大小就等于彈簧測力計示數(shù)，為什么？因為彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，所以彈簧測力計對木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對平衡力，大小相等．
（2）“步驟2”的設(shè)計目的是為檢驗上述猜想中哪一個的正確與否？答：B
（3）為了檢驗猜想C是否正確，可在上述實驗基礎(chǔ)上再增加一個步驟，寫出你所設(shè)計的這一實驗步驟4：把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動，讀出這時彈簧測力計的讀數(shù)．
（4）在“步驟2”中，若木塊和砝碼重0.5N，當(dāng)用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動時，則砝碼與木塊間摩擦力的大小為D
A．大于0.5N　B．大于零且小于0.5N   C．等于0.5N　　D．等于零．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二力平衡的知識，只有水平拉木塊做勻速直線運動，木塊所受摩擦力才等于拉力；
（2）“步驟2”的設(shè)計是只改變了壓力，并與“步驟1”比較，是為了驗證滑動摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
（3）猜想C是探究滑動摩擦力的大小可能與產(chǎn)與接觸面積的大小是否有關(guān)；就要控制壓力和粗糙程度相同，只改變接觸面積；
（4）砝碼與木塊間沒有發(fā)生相對運動或者沒有相對運動的趨勢，它們之間就不會產(chǎn)生摩擦力．

解答 解：
（1）此實驗中摩擦力的大小是通過測力計的示數(shù)反映出來，就必須保證摩擦力與拉力大小相等，為此，就得讓木塊做勻速直線運動；
（2）“步驟2”與“步驟1”的區(qū)別在于改變了壓力，其它條件沒變；顯然是探究“猜想B”；
（3）在其它因素不變的前提下，只改變接觸面積，就可探究摩擦力與面積的關(guān)系，添加步驟：把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動，讀出這時彈簧測力計的讀數(shù)；
（4）產(chǎn)生摩擦力的條件是兩接觸的物體發(fā)生相對運動或者有相對運動的趨勢，而砝碼與木塊相對靜止，并且也沒有相對運動的趨勢，故它們之間的摩擦力為零．
故答案為：（1）因為彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，所以彈簧測力計對木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對平衡力，大小相等；
（2）B；（3）把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊沿直線勻速滑動，讀出這時彈簧測力計的讀數(shù)；（4）D．

點評 （1）滑動摩擦力在物體的接觸面上，所以摩擦力的大小無法直接測量，可借助于平衡力的條件，將摩擦力的大小轉(zhuǎn)化成測力計示數(shù)的大小進(jìn)行測量；
（2）由猜想可知滑動摩擦力的大小可能跟接觸面的粗糙程度、壓力的大小、接觸面積的大小等有關(guān)，因此在分析實驗結(jié)論和設(shè)計實驗步驟時應(yīng)使用控制變量的方法．