Question

5．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(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)．這樣做的目的是使拉力和摩擦力成為一對(duì)平衡力．

序號(hào)	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測(cè)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）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示．
a．分析序號(hào)1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān)．滑動(dòng)摩擦力的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(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號(hào)為1、4、5三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．
（3）小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒(méi)有被拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)也有示數(shù)，且示數(shù)會(huì)變化．他請(qǐng)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(kāi)始拉動(dòng)木塊直到木塊勻速滑動(dòng)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，則下列對(duì)木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是C．
A．靜止                                   B．勻速直線運(yùn)動(dòng)
C．靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)           D．條件不足，無(wú)法判斷．

Answer 1

分析 （1）彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)顯示拉力大小，要使滑動(dòng)摩擦力等于拉力，根據(jù)二力平衡條件，要沿水平方向拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）a、要探究滑動(dòng)摩擦力大小與壓力的關(guān)系，需保持接觸面的粗糙程度相同，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析即可；
b、要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需保持壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同；
（3）由圖可知要使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用多大的水平拉力拉木塊；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，有兩種可能：①還沒(méi)拉動(dòng)，②拉動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)．

解答 解：（1）在實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，并使木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡知識(shí)，此時(shí)拉力大小與摩擦力相等；
（2）a、1、2、3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，可得滑動(dòng)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(dòng)摩擦力便增大為原來(lái)的幾倍，所以摩擦力與壓力成正比，
設(shè)f=kF
當(dāng)F=6N時(shí)，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、1、4、5三組實(shí)驗(yàn)，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可以探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力，根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，這兩個(gè)大小相等，方向相反，其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)2.3N，即拉力2.3N；
根據(jù)圖象所示信息，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，可能靜止（還沒(méi)拉動(dòng)）、可能勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確，故選C．
故答案為：（1）水平；勻速直線；使拉力和摩擦力成為一對(duì)平衡力；（2）1、2、3；f=0.2F；1、4、5；（3）2.3；C．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考查了根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力，特別注意控制變量法的應(yīng)用．