Question

2．小明用如圖1所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計(jì)沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動．這樣做的目的是拉力與摩擦力平衡，則摩擦力與彈簧測力計(jì)的拉力大小相等．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明記錄的部分?jǐn)?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(jì) 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1、2、3三組數(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．如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1、4、5三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．
（3）在表格對應(yīng)的第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)把拉力增大到3N時(shí)，木塊和木板之間的摩擦力為2 N．
（4）小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒有被拉動時(shí)，彈簧測力計(jì)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(shí)間的變化情況．若某次實(shí)驗(yàn)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?fàn)顟B(tài)．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運(yùn)動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2N，關(guān)于物體對應(yīng)的運(yùn)動狀態(tài)的判斷，正確的是C
A．靜止    B．勻速直線運(yùn)動   C．靜止或勻速直線運(yùn)動   D．條件不足，無法判斷．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計(jì)拉動木塊時(shí)，彈簧測力計(jì)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成為一對平衡力；
（2）要探究滑動摩擦力與接觸面所受的壓力的關(guān)系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求解滑動摩擦力和壓力的關(guān)系；
要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
（3）滑動摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，據(jù)此判斷第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)的摩擦力；
（4）分析圖象，結(jié)合二力平衡知識解析．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將木塊放在水平木板上，彈簧測力計(jì)沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動．這樣做的目的是：拉力與摩擦力平衡，則摩擦力與彈簧測力計(jì)的拉力大小相等；
（2）a、要研究摩擦力大小與接觸面所受的壓力的關(guān)系，必須控制木塊的放置情況相同、木板表面情況相同，壓力不同，通過比較彈簧測力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，故應(yīng)選擇1、2、3；
比較三組數(shù)據(jù)可知：$\frac{f}{F}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2，由此可以得出：f=0.2F；
b、要研究摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系，必須控制木塊的放置情況相同、壓力相同，木板表面情況不同，通過比較彈簧測力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，故應(yīng)選擇1、4、5；通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)壓力和接觸面積相同時(shí)，接觸面粗糙程度越大，滑動摩擦力越大；
（3）在表格對應(yīng)的第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，木塊做勻速直線運(yùn)動時(shí)，摩擦力為2N；當(dāng)把拉力增大到3N時(shí)，木塊和木板之間的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，所以摩擦力不變，仍為2N；
（4）根據(jù)題意和圖2可知，0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)拉力增大到2.3N時(shí)物體才被拉動；
根據(jù)圖2可知，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，則木塊所處狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動，故C項(xiàng)正確．
故答案為：（1）水平；拉力與摩擦力平衡，則摩擦力與彈簧測力計(jì)的拉力大小相等；
（2）a．1、2、3；f=0.2F； b．1、4、5；
（3）2．  （4）2.3；C．

點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中要水平拉動木塊做勻速直線運(yùn)動，要研究滑動摩擦力與一個(gè)量的關(guān)系，需要控制另一個(gè)量不變．同時(shí)，還要學(xué)會讀取F-t圖象，會判斷不同時(shí)間點(diǎn)時(shí)力的大小和運(yùn)動狀態(tài)的變化．