Question

20．小明要探究“滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”，他猜想影響滑動摩擦力大小的因素可能有：
①接觸面所受的壓力大小；
②接觸面的粗糙程度；
③接觸面積的大小． 接下來小明通過如圖所示實驗操作驗證他的猜想：

（1）為了測出滑動摩擦力的大小，實驗中彈簧測力計拉動木塊的要求是：沿水平方向勻速拉動；
（2）由甲、乙兩圖得到的結(jié)論是：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）圖甲和圖丙探究的問題是：滑動摩擦力跟接觸面粗糙程度的關(guān)系；
（4）小明要探究猜想③，他將木塊切去一半，重復(fù)甲的操作過程，如圖丁所示．他比較甲和丁 的實驗結(jié)果，得出結(jié)論：滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān)．你認(rèn)為他的結(jié)論可靠嗎？答：不可靠．小明在實驗中存在的問題是沒有控制壓力大小不變；
（5）實際操作時，用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動比較難，有人建議可以改進(jìn)實驗，用 手拉長木板運動，并用彈簧測力計拉著木塊并且固定在墻壁上，這樣做的好處是不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作，同時也便于讀數(shù)．．

Answer 1

分析 （1）掌握二力平衡條件，要正確測出摩擦力的大小，需拉動木塊做勻速直線運動；
（2）要探究摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需使接觸面積的粗糙程度和接觸面積大小相同，改變壓力大��；
（3）根據(jù)猜想，要探究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需使壓力大小和接觸面積大小相同，改變接觸面的粗糙程度；
（4）要探究摩擦力大小與接觸面積的大小的關(guān)系，需使壓力大小和接觸面的粗糙程度相同，改變接觸面積的大小；
（5）實驗過程中很難保持物體進(jìn)行勻速直線運動，可以使彈簧測力計固定，拉動物體下面的長木板，物體相對運動時，壓力不變，接觸面粗糙程度不變，滑動摩擦力不變，并且彈簧測力計處于靜止?fàn)顟B(tài)，便于讀數(shù)，實驗過程中不必要求長木板進(jìn)行勻速直線運動．

解答 解：（1）實驗中小明應(yīng)該用彈簧測力計水平勻速直線拉動木塊在長木板上滑動，這是拉力和摩擦力是一對平衡力，摩擦力等于拉力；
（2）要探究摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需使接觸面積的粗糙程度和接觸面積大小相同，改變壓力大小，所以應(yīng)選擇甲圖和乙圖；
由圖知，在其他因素相同的情況下，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）要探究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需使壓力大小和接觸面積大小相同，改變接觸面的粗糙程度，所以應(yīng)選擇甲圖和丙圖；
由圖知，在其他因素相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）要探究摩擦力大小與接觸面積的大小的關(guān)系，需使壓力大小和接觸面的粗糙程度相同，改變接觸面積的大小，而小明將木塊切去一半，則在接觸面積變化的同時，壓力也發(fā)生了變化，所以得出錯誤結(jié)論；
（5）如圖2所示的實驗裝置中，木塊與彈簧測力計固定不動，拉動木板運動，該裝置的優(yōu)點是：不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作；彈簧測力計固定不動，便于讀數(shù)．
故答案為：（1）沿水平方向勻速拉動；（2）在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；（3）滑動摩擦力跟接觸面粗糙程度的關(guān)系；（4）不可靠；沒有控制壓力大小不變；（5）不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作，同時也便于讀數(shù)．

點評 此題是探究“滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實驗，考查了學(xué)生對控制變量法的理解和應(yīng)用，題目很典型．