Question

18．小君同學(xué)學(xué)習(xí)了摩擦力知識后，回家利用運(yùn)動鞋探究“滑動摩擦力大小的決定因素”．

（1）如圖甲所示，他用彈簧測力計(jì)水平拉著運(yùn)動鞋在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動，此時用到的原理是二力平衡條件．如果彈簧測力計(jì)是在豎直方向調(diào)零的，那么實(shí)驗(yàn)中測出的摩擦力比真實(shí)值偏小（選填“大”或“小”）．
（2）他在桌面上鋪上毛巾，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是為了探究滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）本次實(shí)驗(yàn)中測量了多組數(shù)據(jù)，在許多實(shí)驗(yàn)中都需要進(jìn)行多次測量，你認(rèn)為下列實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的與本實(shí)驗(yàn)相同的是②（填序號）．
①測量物體的長度    ②探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系
（4）小君在實(shí)驗(yàn)時還發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動鞋沒有被拉動時，彈簧測力計(jì)也有示數(shù)，且示數(shù)會變化，他請教老師后，知道實(shí)驗(yàn)中存在最大靜摩擦力．可用F-t圖象如圖乙所示，其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，在拉力F₁的作用下木塊以2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，在拉力F₂的作用下木塊以5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，那么F₁=F₂（選填“＞”、“＜”或“=”）；如果實(shí)驗(yàn)時木塊所受的水平拉力是2.8N，則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是D．
A．靜止      B．勻速直線運(yùn)動      C．靜止或勻速直線運(yùn)動      D．加速直線運(yùn)動．

Answer 1

分析 （1）為了測得摩擦力的大小，采用了轉(zhuǎn)換法，當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動時，受平衡力，彈簧測力計(jì)的拉力與摩擦力相等．
彈簧測力計(jì)在豎直方向調(diào)零時，在彈簧、掛鉤的重力作用下，指針才落到零刻度線；當(dāng)彈簧測力計(jì)在水平方向上使用時，彈簧、掛鉤的重力對測量無影響，指針有一定程度的回縮，據(jù)此分析測量值與真實(shí)值的關(guān)系．
（2）他在桌面上鋪上毛巾，改變了接觸面的粗糙程度有關(guān)，故這是為了探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系．
（3）多次測量有兩個目的：①減小實(shí)驗(yàn)誤差；②得出普遍的規(guī)律；
（4）滑動摩擦力只與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體運(yùn)動的速度無關(guān)，根據(jù)二力平衡條件可判斷拉力的大小關(guān)系；要判斷物體做怎樣的運(yùn)動，需要比較拉力與最大靜摩擦力、滑動摩擦力的大小關(guān)系，需要從乙圖中獲取相關(guān)信息．

解答 解：（1）為了測出摩擦力的大小，需要用彈簧測力計(jì)水平拉著運(yùn)動鞋在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動，此時運(yùn)動鞋受平衡力作用，所受滑動摩擦力等于彈簧測力計(jì)的拉力；此時用到的原理是二力平衡條件．
彈簧測力計(jì)是在豎直方向調(diào)零的，在彈簧、掛鉤的重力作用下，指針才落到零刻度線；當(dāng)彈簧測力計(jì)在水平方向上使用時，彈簧、掛鉤的重力對測量無影響，指針有一定程度的回縮，所以用該測力計(jì)水平拉動運(yùn)動鞋時，測出的摩擦力比真實(shí)值偏�。�
（2）最初他是勻速拉動運(yùn)動鞋在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)的，在桌面上鋪上毛巾后，改變了接觸面的粗糙程度，而運(yùn)動鞋對接觸面的壓力不變；故這是為了探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系．
（3）本實(shí)驗(yàn)多次測量的目的是為了得出影響滑動摩擦力大小的因素，是為了得出普遍規(guī)律；
①測量物體的長度，多次測量是為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差；
②探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系，也是為了從不同情況中找到普遍規(guī)律．故選②；
（4）將木塊分別以2m/s、5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，木塊對接觸面的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，故滑動摩擦力的大小不變；由于木塊始終做勻速直線運(yùn)動，故拉力始終與滑動摩擦力平衡；
所以F₁=F₂=f．
根據(jù)乙圖可知，該木塊的最大靜摩擦力為2.3N，木塊所受的滑動摩擦力為2.0N；實(shí)驗(yàn)時木塊所受的拉力是2.8N，由于拉力大于最大靜摩擦力和滑動摩擦力，故木塊將在水平面上做加速直線運(yùn)動．
故答案為：（1）勻速直線，二力平衡條件，��；（2）接觸面的粗糙程度；（3）②；（4）=；D．

點(diǎn)評 本題考查的是探究影響滑動摩擦力大小的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中采用的是控制變量法；需要注意的是，滑動摩擦力只與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體運(yùn)動的速度無關(guān)；該實(shí)驗(yàn)是中考�？嫉膶�(shí)驗(yàn)之一．