Question

13．小明用如圖甲所示的裝置，探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明將木塊放在水平長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，并使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

（1）這樣測(cè)摩擦力用的原理是二力平衡．改變放在木塊上的砝碼，從而改變木塊與長(zhǎng)木板之間的壓力；把棉布、毛巾等鋪在長(zhǎng)木板上，從而改變接觸面的粗糙程度．
（2）觀察三個(gè)實(shí)驗(yàn)，比較圖乙和圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可得到的結(jié)論是：滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)．
比較甲圖和丙圖所示實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明了滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．
（3）小明在進(jìn)行乙圖中實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變放在木塊上的砝碼，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到滑動(dòng)摩擦力F摩與作用在物體表面的壓力F壓的關(guān)系圖線如丁圖所示，則乙圖中當(dāng)木塊與砝碼對(duì)地面的壓力變?yōu)?2N時(shí)，木塊在長(zhǎng)木板上勻速滑動(dòng)時(shí)受到的拉力為3N．如果彈簧測(cè)力計(jì)用10N的力拉著木塊和砝碼水平向右一起做加速運(yùn)動(dòng)，木塊所受的滑動(dòng)摩擦力為3N，此時(shí)砝碼受靜摩擦力（靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力）作用．方向?yàn)樗�平向右．（選填“水平向右”、“水平向左”）．
（4）小明某次拉動(dòng)木塊由靜止變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖戊所示（其中0～3s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)）．分析圖象可知：要使木塊由靜止到開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用4.2N的水平拉力；若木塊所受的拉力F=4N，則木塊所處的狀態(tài)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）根據(jù)二力平衡的條件分析；
（2）影響滑動(dòng)摩擦力大小因素有兩個(gè)：壓力大小和接觸面的粗糙程度，研究與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要控制另外一個(gè)因素不變，根據(jù)圖中現(xiàn)象得出結(jié)論．
（3）根據(jù)圖象中壓力和摩擦力的數(shù)據(jù)，找出其關(guān)系；
根據(jù)F=f=0.25F壓計(jì)算得出拉力的大��；
由于砝碼與木塊一起做加速運(yùn)動(dòng)，所以砝碼與木塊沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，受靜摩擦力；
由于砝碼的速度不斷加快，所以受到的摩擦力使其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化；
（4）分析圖象，結(jié)合二力平衡知識(shí)解析．

解答 解：（1）只有沿水平方向拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大��；故測(cè)摩擦力用的原理是二力平衡；
（2）甲、乙兩圖接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，可得滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)；
甲圖和丙圖所示實(shí)驗(yàn)，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，說(shuō)明了滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（3）由摩擦力f與作用在物體表面的壓力F_壓的關(guān)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(dāng)作用在物體表面的壓力為2N時(shí)，摩擦力為0.5N，作用在物體表面的壓力為4N時(shí)，摩擦力為1N，所以摩擦力f與壓力F_壓的關(guān)系是：f=0.25F_壓；
當(dāng)木塊與砝碼對(duì)地面的壓力變?yōu)?2N時(shí)，木塊在長(zhǎng)木板上勻速滑動(dòng)時(shí)受到的拉力為F=f=0.25×12N=3N；
如果此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊和砝碼水平向右一起做加速運(yùn)動(dòng)，木塊對(duì)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(dòng)摩擦力仍為3N；
由于砝碼與木塊沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，所以此時(shí)砝碼受靜摩擦力作用；
由于砝碼向右做加速運(yùn)動(dòng)，所以所受摩擦力水平向右；
（4）由圖象戊分析可知，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0～3s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中最大拉力為4.2N；
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4N，則木塊所處狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確．
故答案為：（1）二力平衡；（2）滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)；接觸面的粗糙程度；（3）3；3；靜摩擦力；水平向右；（4）4.2；C．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素，主要考查了對(duì)二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法和分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力；在此實(shí)驗(yàn)中要水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要研究滑動(dòng)摩擦力與一個(gè)量的關(guān)系，需要控制另一個(gè)量不變．