Question

【題目】小明用如圖甲所示的裝置，探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關．

（1）實驗時，小明將木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊做_______運動，利用_______原理，可以測出木塊在木板上滑行時受到的摩擦力．

（2）在木塊上放一砝碼，從而改變木塊與長木板之間的壓力，如圖乙；把棉布鋪在長木板上，從而改變接觸面的粗糙程度，如圖丙．觀察三個實驗，比較甲圖和_______圖所示實驗，說明滑動摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力有關．比較甲圖和丙圖所示實驗，得出結(jié)論_______．

（3）小明在進行乙圖中實驗時，多次改變放在木塊上的砝碼的質(zhì)量，通過實驗得到滑動摩擦力F摩與作用在物體表面的壓力F壓的關系得到圖線如丁圖所示，由圖可知：F摩=________F壓．乙圖中當木塊與砝碼對地面的壓力變?yōu)?/span>12N時，木塊在長木板上勻速滑動時受到的拉力為________N。

（4）實驗操作中，小明發(fā)現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)時大時小，原因是_______。

（5）小明某次拉動木塊由靜止變?yōu)閯蛩龠\動時發(fā)現(xiàn)：在物體還沒有被拉動的情況下，彈簧測力計仍然有示數(shù)，且示數(shù)逐漸增大，直到拉動物體為止。其拉力F隨時間t的變化關系如圖戊所示（其中0～3s木塊處于靜止狀態(tài)）．分析圖象可知：第6秒時，木塊受到的摩擦力是________N，要使木塊由靜止到開始運動，至少要用________N的水平拉力；

（6）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關系，又設計了如下方案：

①用彈簧測力計測出銅塊和木塊的重力大小分別為G1和G2；

②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長木板上測出滑動摩擦力大小分別為f1和f2；

③比較和的大小關系，獲得結(jié)論。（提示：此時物塊對木板的壓力大小即為重力大小。）

老師肯定了小明的方案，因為：

（Ⅰ）路程與時間的比值即單位時間內(nèi)物體通過的路程，反映了物體運動的快慢；同樣道理，滑動摩擦力與壓力的比值即________下的滑動摩擦力，反映了________。

（Ⅱ）我們學過的利用比值法定義的物理量還有_______。

Answer 1

【答案】勻速直線運動 二力平衡 乙 在壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大 0.25 3N 沒有勻速運動 4N 4.2N 單位壓力 接觸面的粗糙程度 速度

【解析】

(1) 實驗時，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊做勻速直線運動，此時摩擦力和彈簧測力計的拉力就是水平方向的一對平衡力,讀出彈簧測力計的示數(shù),就等于摩擦力;

(2)甲、乙兩圖接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，測力計的示數(shù)不同，可得滑動摩擦力的大小與壓力大小有關；

甲圖和丙圖所示實驗，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，測力計的示數(shù)不同，說明了在壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；

(3)由摩擦力f與作用在物體表面的壓力F壓的關系圖線可知,摩擦力f與作用在物體表面的壓力F壓成正比：

當作用在物體表面的壓力為2N時,摩擦力為0.5N,作用在物體表面的壓力為4N時,摩擦力為1N,所以摩擦力f與壓力F壓的關系是：f=0.25F壓；

當木塊與砝碼對地面的壓力變?yōu)?/span>12N時，木塊在長木板上勻速滑動時受到的拉力為F=f=0.25×12N=3N；

如果此時彈簧測力計拉著木塊和砝碼水平向右一起做加速運動，木塊對桌面的壓力和接觸面的粗糙程度不變，所以木塊所受的滑動摩擦力仍為3N；

由于砝碼與木塊沒有發(fā)生相對滑動，所以此時砝碼受靜摩擦力作用；

由于砝碼向右做加速運動，所以所受摩擦力水平向右；

（4）實驗操作中，若沒有勻速運動木塊，木塊受力不平衡，造成彈簧測力計示數(shù)時大時小。

(5)由圖象戊分析可知，第6秒時，木塊做勻速直線運動，在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，故此時摩擦力為4N;其中03s木塊處于靜止狀態(tài)，其中最大拉力為4.2N,因此要使木塊由靜止到開始運動，至少要用4.2N的水平拉力；

(6)(I)分析小明所設計的方案可知，這是一種通過比值法來進行的比較，因此，由題意知：滑動摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度；

(II)類似利用比值法來定義的物理量還有速度、壓強、功率等。