Question

20．小明要探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”，他猜想影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素可能有：①接觸面所受的壓力大��；②接觸面的粗糙程度；
接下來小明通過如圖所示實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證他的猜想：
（1）實(shí)驗(yàn)中小明用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉到木塊在長木板上滑動(dòng)，使木塊保持水平勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這樣做根據(jù)二力平衡的知識(shí)得出拉力等于摩擦力，測(cè)出木塊所受摩擦力的大小．

（2）如果小明要探究猜想①，他應(yīng)該選擇甲和乙兩幅圖，根據(jù)圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)得出結(jié)論：接觸面粗糙程度相同時(shí)，接觸面越粗糙相同時(shí)，壓力越大，摩擦力越大．
（3）如果小明要探究猜想②，他應(yīng)該選擇甲和丙兩幅圖，根據(jù)圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的得出結(jié)論：壓力大小相同時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
拓展延伸：如圖所示，小明將木板面支起，仍用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊斜向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，就可以測(cè)量出此斜面的機(jī)械效率．已知此時(shí)木板和水平面夾角為30°，彈簧測(cè)力計(jì)拉力為50N，木塊重力為80N，則此斜面的機(jī)械效率是80%．

Answer 1

分析 （1）水平勻速拉動(dòng)木塊，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，滑動(dòng)摩擦力等于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力；
（2）探究滑動(dòng)摩擦力和壓力大小的關(guān)系時(shí)需控制接觸面粗糙程度相同，根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分析出結(jié)論；
（3）探究滑動(dòng)摩擦力和接觸面粗糙程度的關(guān)系時(shí)需控制壓力大小相同，根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分析出結(jié)論；
拓展延伸：根據(jù)勾股定理求出斜面的長度s和斜面高度h的關(guān)系；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出斜面的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著方體木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小等于摩擦力大小；
（2）探究滑動(dòng)摩擦力和壓力大小的關(guān)系時(shí)需控制接觸面粗糙程度相同，改變壓力的大小，由圖可知，符合條件的是甲和乙兩次實(shí)驗(yàn)；乙實(shí)驗(yàn)壓力大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大，所以可得出結(jié)論是：接觸面越粗糙相同時(shí)，壓力越大，摩擦力越大；
（3）探究滑動(dòng)摩擦力和接觸面粗糙程度的關(guān)系時(shí)需控制壓力大小相同，改變接觸面的粗糙程度，由圖可知，符合條件的是甲和丙兩次實(shí)驗(yàn)；丙實(shí)驗(yàn)接觸面粗糙，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大，所以可得出結(jié)論是：壓力大小相同時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大；
拓展延伸：木板和水平面夾角為30°，據(jù)勾股定理可知，斜面的長度s=2h，
斜面的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$=$\frac{80N}{2×50N}$×100%=80%．
故答案為：（1）勻速直線運(yùn)動(dòng)；二力平衡；（2）甲和乙；接觸面越粗糙相同時(shí)，壓力越大，摩擦力越大；（3）甲和丙；壓力大小相同時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大；拓展延伸：80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究影響摩擦力因素的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、正確應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．