Question

18．在學(xué)習(xí)了摩擦力知識后，小明和小華想用所學(xué)的知識進一步探究運動鞋的鞋底防滑效果，他們各自帶來了洗干凈的運動鞋，又準(zhǔn)備了一張練習(xí)立定跳遠(yuǎn)用的橡膠墊，一個彈簧測力計和細(xì)線．

（1）為了能準(zhǔn)確地測量滑動摩擦力的大小，小明認(rèn)為應(yīng)該讓運動鞋沿水平方向做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡原理，使拉力大小等于摩擦力．
（2）小明將自己的運動鞋放在水平桌面的橡膠墊上，按正確的方法拉到，讀出了彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示為2.8N；若實際拉動的過程中沒有做到勻速運動，則鞋子受到的摩擦力是不變（選填“變化”或“不變”）的．
（3）小華經(jīng)過思考改進了小明的實驗，讓彈簧測力計和鞋保持靜止，拉動鞋下的橡膠墊進行測量（如圖乙所示），此時鞋底受到滑動（選填“靜”、“滑動”）摩擦力，第一次勻速拉動橡膠墊，彈簧測力計示數(shù)為F₁，第二次加速拉出橡膠墊，示數(shù)為F₂，則F₁等于F₂．
（4）小華測出他的鞋滑動摩擦力比小明的大，但他的鞋卻不一定比小明的防滑，這是因為沒有控制壓力一定．

Answer 1

分析 （1）為了獲取摩擦力的大小，采用了轉(zhuǎn)換法，當(dāng)物體做勻速直線運動時，受平衡力，彈簧測力計的拉力與摩擦力相等；
（2）根據(jù)彈簧測力計的分度值讀出圖甲中的示數(shù)，滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與運動的速度無關(guān)；
（3）加速拉出橡膠墊時，鞋相對鞋墊間是運動的；
當(dāng)拉動橡膠墊的過程中，鞋子保持靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡的條件知彈簧測力計的示數(shù)等于摩擦力的大小，從而得到兩次拉力的關(guān)系；
（4）滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān)，接觸面的粗糙程度一定時，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大．

解答 解：
（1）實驗過程中為了得到摩擦力的大小采用了轉(zhuǎn)換法，即：沿水平方向拉動運動鞋做勻速直線運動，此時運動鞋水平方向受到兩個力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡的原理，所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大小；
（2）圖甲中，彈簧測力計的分度值為0.1N，示數(shù)為2.8N；
滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與運動的速度無關(guān)，則實際拉動的過程中沒有做到勻速運動時，鞋子受到的摩擦力不變；
（3）彈簧測力計和鞋保持靜止，拉出鞋下的橡膠墊進行測量，但鞋相對鞋墊間仍是運動的，所以此時鞋底受到是滑動摩擦力；
第一次勻速拉動時，拉力與摩擦力是一對平衡力，所以F₁=f；
第二次加速拉出橡膠墊，但鞋保持靜止不動，所以拉力F₂與摩擦力仍是一對平衡力，因為加速拉動F₂=f．所以可得：F₁=F₂．
（4）摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，不同的鞋子的質(zhì)量不同，對水平面的壓力不同，因此在研究鞋子防滑性能時，應(yīng)該控制鞋子的質(zhì)量相同．
故答案為：（1）二力平衡；（2）2.8；不變；（3）滑動；等于；（4）沒有控制壓力一定．

點評 本題是測摩擦力大小的實驗，考查了實驗注意事項、原理等．在本實驗中，會有多個因素同時影響著摩擦力的大小，因此，從控制變量法的要求出發(fā)，應(yīng)盡可能多的考慮到各種因素，并保持這些因素不變，從而使所要探究的結(jié)果更有說服力．