Question

7．如圖1所示是小華物理學(xué)習(xí)小組探究“滑動(dòng)摩擦力大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)．
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，必須用彈簧測力計(jì)沿水平方向拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做便于測量滑動(dòng)摩擦力的大�。�
（2）觀察圖甲、乙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（3）觀察圖甲、丙，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時(shí)，接觸面粗糙程度越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（4）在實(shí)驗(yàn)后交流的過程中，小華發(fā)現(xiàn)有同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量的砝碼，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
請回答下列問題：
①為了測木塊滑動(dòng)摩擦力，需要測量物理量是D（填編號(hào)）．
A．木板的質(zhì)量m_l              B．木塊的質(zhì)量m₂
C．砝碼的質(zhì)量m₃             D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄
②木塊的滑動(dòng)摩擦力大小為f=m₄g（用已知和測量的物理量符號(hào)表示）．
③小華猜想：摩擦力的大小可能跟接觸面的面積有關(guān)．于是，他在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將木塊沿豎直方向切去一部分后．用剩下的部分繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得的滑動(dòng)摩擦力變小．由此得出：滑動(dòng)摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減�。�你認(rèn)為她的探究過程存在的問題是未控制壓力一定．正確的做法是：小華將木塊沿豎直方向切去一部分后，只要將截去部分疊在剩余部分上面，就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得出正確結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計(jì)拉動(dòng)木塊時(shí)，彈簧測力計(jì)顯示拉力大小，要使滑動(dòng)摩擦力等于拉力，木塊一定進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）（3）滑動(dòng)摩擦力跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)．探究滑動(dòng)摩擦力跟壓力大小關(guān)系時(shí)，控制接觸面粗糙程度不變；探究滑動(dòng)摩擦力跟接觸面粗糙程度關(guān)系時(shí)，控制壓力大小不變．
（4）在圖2的設(shè)計(jì)中，對木塊的拉力來自托盤的砝碼的總重力，因此需要測量二者的質(zhì)量，并據(jù)此根據(jù)二力平衡條件計(jì)算出摩擦力的大小．
在探究摩擦力的大小跟接觸面積的關(guān)系時(shí)，必須控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，據(jù)此可做出評價(jià)和提出改進(jìn)方案．

解答 解：（1）彈簧測力計(jì)拉動(dòng)木塊時(shí)，彈簧測力計(jì)顯示拉力大小，要使滑動(dòng)摩擦力等于拉力，必須讓木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）甲、乙兩圖接觸面粗糙程度相同，壓力不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₁＜F₂，由此可知：在接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（3）甲、丙兩圖壓力相同，接觸面粗糙程度不同，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F₁＜F₃，說明：壓力一定時(shí)，接觸面粗糙程度越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（4）①因?yàn)閳D2的設(shè)計(jì)中，對木塊的拉力來自托盤的砝碼的總重力，所以為了測量木塊的滑動(dòng)摩擦力，需要測量的物理量是托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄；
②木塊的滑動(dòng)摩擦力表達(dá)式為f=m₄g；
③小華將木塊沿豎直方向截去一部分后，用剩下部分繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得木塊所受的滑動(dòng)摩擦力變�。�由此得出：滑動(dòng)摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減�。�
在她的探究過程中沒有控制壓力大小一定，不符合控制變量法的要求，因此結(jié)論不可靠．
正確的做法是：將木塊沿豎直方向截去一部分后，將截去部分疊在剩余部分上面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣既保證了接觸面的粗糙程度相同，也保證了壓力不變，符合控制變量法的要求．
故答案為：（1）勻速直線；
（2）壓力；
（3）越大；
（4）①D；②m₄g；③未控制壓力一定； 截去部分疊在剩余部分上面．

點(diǎn)評 掌握滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，能利用控制變量法和二力平衡條件探究滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素，同時(shí)還應(yīng)學(xué)會(huì)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽的改進(jìn)．