Question

10．教室的門栓壞了，門經(jīng)常被風(fēng)吹開(kāi)，這是門與門框間摩擦太小的緣故．如何增大摩擦呢？同學(xué)們提出一些設(shè)想，概括如下：
a．增大壓力增大摩擦；       b．增大接觸面粗糙程度增大摩擦；
c．增大接觸面積增大摩擦；   d．增大運(yùn)動(dòng)速度增大摩擦．
為了驗(yàn)證這些設(shè)想，他們利用長(zhǎng)方體木塊、鐵塊、彈簧測(cè)力計(jì)、毛巾和水平桌面等，進(jìn)行圖1實(shí)驗(yàn)探究，并將數(shù)據(jù)記人表中：

實(shí)驗(yàn)	接觸面	接觸面積/m2	速度	壓力/N	摩擦力/N
1	木塊與桌面	0.01	v	5	1
2	木塊與桌面	0.01	2v	5	1
3	木塊與桌面	0.01	v	10	2
4	木塊與毛巾面	0.01	v	5	★
5	木塊與桌面	0.005	v	5	1

（1）比較實(shí)驗(yàn)1、2可知：設(shè)想d是錯(cuò)誤的，判斷的理由是當(dāng)壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度相同時(shí)，改變運(yùn)動(dòng)速度，摩擦力不變（或摩擦力與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)）
（2）比較實(shí)驗(yàn)1和5兩組數(shù)據(jù)，可以判斷設(shè)想C是否正確；在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量摩擦力時(shí)應(yīng)保持木塊在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；上圖的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是表中“★“處的數(shù)值，其大小為2.5N
（3）某同學(xué)分析實(shí)驗(yàn)3、4數(shù)據(jù)，并支持設(shè)想b，你認(rèn)為他這種分析方法不正確（填“正確”或“不正確”），其理由是沒(méi)有保持壓力相同．
（4）請(qǐng)你利用上述分析得出的結(jié)論，寫出一種能將門關(guān)緊的方法：在門與門框間墊物體
（5）同學(xué)們?cè)趯?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．若第3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)，4～5s木塊運(yùn)動(dòng)后改變拉力，使木塊5s后處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(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）比較1、2兩組數(shù)據(jù)，得出摩擦力大小與摩擦力大小的關(guān)系；
（2）（2）①要探究滑動(dòng)摩擦力的大小和接觸面積的大小無(wú)關(guān)，要控制壓力、速度、接觸面粗糙程度相同，接觸面積不同，比較摩擦力大小，若摩擦力相同，則滑動(dòng)摩擦力與接觸面積無(wú)關(guān)；若摩擦力不相同，則滑動(dòng)摩擦力與接觸面積有關(guān)，據(jù)此選擇；
②彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，木塊進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊水平方向上受到滑動(dòng)摩擦力和拉力作用，這兩個(gè)力是平衡力，大小相等，間接測(cè)量滑動(dòng)摩擦力大�。�
③彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)：首先確定每一個(gè)小格和每一個(gè)大格代表的示數(shù)，然后根據(jù)指針位置讀數(shù)．
（3）采用控制變量法探究滑動(dòng)摩擦力跟其中一個(gè)因素關(guān)系時(shí)，一定控制其它因素不變，才能得出正確結(jié)論．
（4）可以通過(guò)增大壓力、或增大接觸面粗糙程度的方法來(lái)增大門和門框之間的摩擦力；
（5）由圖2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）實(shí)驗(yàn)1、2，壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度一定時(shí)，速度不同，但摩擦力相同．所以設(shè)想d是錯(cuò)誤的．
（2）①實(shí)驗(yàn)1、5，壓力、速度、接觸面粗糙程度一定時(shí)，接觸面積不同，但摩擦力相同，可見(jiàn)，滑動(dòng)摩擦力的大小和接觸面積的大小無(wú)關(guān)，所以設(shè)想c是錯(cuò)誤的．
②在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力，大小相等，間接測(cè)量滑動(dòng)摩擦力大�。�
③彈簧測(cè)力計(jì)每一個(gè)大格代表1N，每一個(gè)小格代表0.2N，所以滑動(dòng)摩擦力為2.5N．
（3）由實(shí)驗(yàn)3、4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，接觸面積、速度相同，但接觸面粗糙程度、壓力大小都不同，這種分析方法不正確，不能得出摩擦力和接觸面粗糙程度的具體關(guān)系．
（4）我們可以在在門與門框間夾物體，以增大門和門框之間的摩擦力，將門關(guān)緊．
（5）由圖2可知，要使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要2.3N的水平拉力；
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)．
故答案為：（1）d；當(dāng)壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度相同時(shí)，改變運(yùn)動(dòng)速度，摩擦力不變（或摩擦力與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)）；
（2）1和5；勻速直線；2.5；
（3）不正確；沒(méi)有保持壓力相同；
（4）在門與門框間墊物體；
（5）2.3；C．

點(diǎn)評(píng) 本題為探究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考查了學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力，理解并利用好控制變量法是本題的關(guān)鍵．