Question

3．如圖所示是小明“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗，銅塊和木塊的大小和形狀完全相同．在實驗前，小明提出了以下幾種猜想：
猜想一：滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)；
猜想二：滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)；
猜想三：滑動摩擦力的大小與物體間接觸面積的大小有關(guān)；

（1）如圖甲，實驗時用彈簧測力計拉著銅塊沿水平方向做勻速直線運動，彈簧測力計示數(shù)如圖乙所示．此時，銅塊受到的摩擦力是2.4N．
（2）比較甲、丙兩圖，可得到的結(jié)論是當接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力大．
（3）圖丙、丁中銅塊和木塊疊在一起的目的是使壓力相同，比較丙、丁兩圖可得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．
（4）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究猜想二，又設(shè)計了如下方案：
①用彈簧測力計測出銅塊和木塊的重力大小分別為G₁和G₂；
②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長木板上測出滑動摩擦力的大小分別為?₁和?₂；
③比較$\frac{{f}_{1}}{{G}_{1}}$和$\frac{{f}_{2}}{{G}_{2}}$大小關(guān)系，獲得結(jié)論．（提示：此時物塊對木板的壓力大小與重力大小相等）

a．老師肯定了小明的方案，因為：路程與時間的比值即單位時間內(nèi)物體通過的路程反映了物體運動的快慢；同樣道理，滑動摩擦力與壓力的比值即下的滑動摩擦力，反映了單位壓力接觸面的粗糙程度．
b．我們學(xué)過的利用“比值法”定義的物理量還有密度（或壓強）（合理即可）．
（5）課后，班級創(chuàng)新小組的同學(xué)們設(shè)計出如圖C所示的裝置測滑動摩擦力，桌面上質(zhì)量為m的滑塊A通過輕繩繞過滑輪，繩的另一端懸掛一只一次性塑料杯．測量時，向塑料杯中加適量水（當需加少量水時可改用膠頭滴管），使滑塊A做勻速直線運動．將一次性杯中的水全部倒入量杯中，讀出量杯中水的體積為V，則滑塊A受到的摩擦力?=ρ_水Vg．（用字母表示滑塊A受到的摩擦力?，水的密度為ρ_水），實驗中選擇一次性塑料杯的原因是：質(zhì)量小（或重力可忽略不計）．．

Answer 1

分析 （1）從二力平衡的角度來分析回答；根據(jù)圖中測力計分度值讀數(shù)；
（2）根據(jù)控制變量法，明確變量和不變量，再進一步依據(jù)變化關(guān)系得出結(jié)論；
（3）兩物塊疊放的目的是為了控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，據(jù)此來進行分析；
（4）通過對比值定義法的理解，采用類比法分析其意義，并列舉利用此種方法的物理量；
（5）圖中杯和水的重力就等于對物體A的拉力，據(jù)此可進行計算．從質(zhì)量�。ɑ蛑亓�可忽略不計）考慮．

解答 解：
（1）實驗時用彈簧測力計拉著銅塊沿水平方向做勻速直線運動，受到的拉力與摩擦力為平衡力時，大小相才相等；圖中測力計分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N；
（2）根據(jù)控制變量法，甲丙兩圖中接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，因此可得出結(jié)論：接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，而改變接觸面的粗糙程度，比較丙、丁兩圖，丁圖中測力計示數(shù)大，即滑動摩擦力大，可得出：在壓力相同時，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（4）a、分析小明所設(shè)計的方案可知，這是一種通過比值法來進行的比較，因此，由題意知：滑動摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動摩擦力接觸面的粗糙程度；
b、我們學(xué)過的利用“比值法”定義的物理量還有密度（或壓強）（合理即可）．
（5）圖中杯和水的重力就等于對物體A的拉力，就等于物體與桌面的摩擦力，在不計杯重時，
f=F=G=mg=ρ_水Vg．
實驗中紙杯的質(zhì)量小，可忽略不計，計算拉力時更方便．
故答案為：（1）水平；勻速直線；
（2）當接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力大；
（3）壓力；接觸面粗糙程度；
（4）a、單位壓力接觸面的粗糙程度； b、密度（或壓強）（合理即可）．
（5）ρ_水Vg；質(zhì)量�。ɑ蛑亓�可忽略不計）．

點評 此題從一個實驗入手，考查了多個知識點，包括控制變量法、類比法的運用、二力平衡的運用、比值定義法的理解、實驗的改進與設(shè)計等，其中最后幾個問題有一定的難度，綜合性較強．