Question

8．某物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的滑動摩擦力．實驗裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑塊通過輕繩繞過定滑輪（不計繩與滑輪間的摩擦），繩的另一端懸掛托盤．實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運動．回答下列問題：
（1）為了測量滑塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是④．（填選項前的編號）
①木板的質(zhì)量m₁，②滑塊的質(zhì)量m₂，③砝碼的質(zhì)量m₃，④托盤和砝碼的總質(zhì)量m₄．
（2）滑塊的滑動摩擦力表達(dá)式為f=mg．（用已知或測量的物理量符號表示）
（3）該實驗的理論依據(jù)是：二力平衡．
（4）該實驗存在一些不足之處，請你寫出其中的一點：難以控制滑塊恰好做勻速直線運動．
（5）為了避免該實驗的不足，小剛改為向左水平拉動木板，同時把砝碼和托盤換為彈簧測力計且固定（如圖乙所示），來測滑塊的滑動摩擦力，滑塊受到的滑動摩擦力的方向是水平向左，用這種方法測出的摩擦力將比真實值偏�。ㄟx填“偏大”“偏小”或“偏大或偏小都有可能”）
（6）小剛在改正了乙圖裝置的情況下，正確的測出了滑動摩擦力的值，并改變放在滑塊上的砝碼，通過多次實驗得到摩擦力F_摩與作用在木板表面的壓力F_壓的關(guān)系圖象如丙圖所示；把木板換成鐵板，再改變放在滑塊上的砝碼，重復(fù)以上實驗得到了得到摩擦力F_摩與作用在鐵板表面的壓力F_壓的關(guān)系圖象如丁圖所示．由圖丙、丁可知：木板的粗糙程比鐵板�。ㄟx填“大”“小”或“無法確定”），當(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為2N．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）當(dāng)滑塊做勻速直線運動運動時，根據(jù)二力平衡的知識，此時滑塊受到的摩擦力等于繩子的拉力，即托盤和砝碼的總重力；
（4）實驗中由于砝碼的重力是不連續(xù)的，托盤和砝碼的總重力不一定恰好等于摩擦力的大小，因此不能控制滑塊一定做勻速直線運動；
（5）摩擦力的方向和物體相對運動的方向相反；彈簧測力計本身具有重力，據(jù)此進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)圖象中壓力和摩擦力的數(shù)據(jù)，找出其關(guān)系，再進(jìn)一步判斷當(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力．

解答 解：
（1）實驗中沒有使用彈簧測力計，所以摩擦力的大小只能通過托盤和砝碼對繩子的拉力體現(xiàn)，拉力等于托盤和砝碼的總重力，因此需要測量④托盤和砝碼的總質(zhì)量m；
（2）滑塊所受摩擦力的大小等于托盤和砝碼的總重力，即f=G=mg；
（3）實驗的理論依據(jù)就是滑塊做勻速直線運動是受到的摩擦力和拉力是一對平衡力，它們的大小相等；
（4）實驗中要求滑塊做勻速直線運動，即托盤和砝碼總重力的大小等于摩擦力，由于砝碼的質(zhì)量不是連續(xù)的，因此這一點很難做到；
（5）長木板向左運動，木塊相對長木板向右運動，因此受到水平向左的摩擦力；由圖乙可知，滑塊受到的摩擦力等于受到向右的拉力和彈簧測力計的重力之和f=F+G_彈，即F=f-G_彈，所以用這種方法測出的摩擦力將比真實值偏�。�
（6）由丙圖可知，當(dāng)壓力為6N時，木塊在木板受到的摩擦力為2N，由丁圖可知，當(dāng)壓力為6N時，木塊在鐵板上受到的摩擦力為3N，可知：木板的粗糙程比鐵板�。�
由丙圖可知，當(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為2N．
故答案為：（1）④；（2）mg；（3）二力平衡；（4）難以控制滑塊恰好做勻速直線運動；（5）水平向左；偏��；（6）�。�2．

點評 本實驗根據(jù)物體受平衡力做勻速直線運動的原理測量摩擦力，存在一些不足，如果讓實驗更完美，可以把砝碼換成細(xì)沙，用天平測總質(zhì)量計算總重力．同時考查了運動和靜止的相對性．