Question

37、為探究滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)，小明設(shè)計了如圖甲所示的實驗．

（1）如果要想利用此實驗來探究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系，應(yīng)設(shè)計怎樣的實驗步驟？
（2）在探究滑動摩擦力的大小是否與物體間的接觸面積有關(guān)時，小明先后用大、小木塊按照圖甲所示的方法進(jìn)行對比實驗．小明的做法是否正確？為什么？
（3）在研究此問題時，小紅設(shè)計的實驗如圖乙所示，彈簧測力計一端固定，另一端鉤住長方形木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拖支長木板，然后讀出彈簧力計的示數(shù)，即可測出木塊和木板之間的摩擦力．小明看了小紅的實驗后，認(rèn)為小紅設(shè)計的實驗優(yōu)于自己設(shè)計的實驗．對此你能說出其中的原因嗎？

Answer 1

分析：（1）滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，研究滑動摩擦力與壓力大小的關(guān)系時，采用控制變量法的思想，控制接觸面的粗糙程度相同，只改變壓力的大小觀察滑動摩擦力的大小變化情況；
（2）探究滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積是否有關(guān)時，應(yīng)控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面積的大小觀察滑動摩擦力的大小變化情況；
（3）滑動摩擦力的大小通過彈簧測力計的示數(shù)體現(xiàn)，根據(jù)二力平衡的知識，只有物體做勻速直線運(yùn)動時，摩擦力才等于彈簧測力計的拉力，因此必須控制木塊做勻速直線運(yùn)動，而木塊做勻速直線運(yùn)動是不容易控制的．

解答：解：（1）研究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系時，在控制接觸面的粗糙程度和接觸面的大小不變基礎(chǔ)上注意兩點：①彈簧測力計拉動木塊做勻速直線運(yùn)動，②通過給木塊上添加重物改變壓力，觀察彈簧測力計的示數(shù)分析摩擦力的大小變化．
（2）研究摩擦力的大小與接觸面積的大小是否有關(guān)時，必須保證壓力和接觸面的粗糙程度相同，實驗中采用用大、小兩個木塊雖然改變了接觸面積，但是木塊對接觸面的壓力大小也改變了，因此小明的做法是不正確的．
（3）小明的設(shè)計必須保證木塊做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)二力平衡的知識，摩擦力的大小才等于彈簧測力計的拉力，但是很難讓木塊保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，導(dǎo)致了彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定．小紅的設(shè)計中無論長木板是否做勻速直線運(yùn)動，木塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡的條件，拉力等于摩擦力，而且無論拉木板速度多少，摩擦力都一樣，不改變摩擦力大�。�所以容易讀數(shù)．
故答案為：（1）①用彈簧測力計拉動木塊，使它做勻速直線運(yùn)動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)F₁；
②在木塊上面加一個重物，再用彈簧測力計拉動木塊，使它做勻速直線運(yùn)動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)F₂；
③比較F₁和F₂的大小得出實驗結(jié)論．
（2）不正確，實驗過程中沒有保持相同的壓力；
（3）木塊不必做勻速直線運(yùn)動（或彈簧測力計保持靜止，便于讀數(shù)）．

點評：探究摩擦力的實驗一般從兩個方面進(jìn)行考查：①控制變量法研究實驗的步驟，抓住變量和不變量；②實驗中要求拉動木塊做勻速直線運(yùn)動的原因，以及實驗的改進(jìn)方法．