Question

6．在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)”的過程中，一些同學(xué)做了以下猜想：
猜想A：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
猜想B：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
猜想C：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦力的兩物體間接觸面積的大小有關(guān)．
為了檢驗(yàn)上述有關(guān)猜想是否正確，某同學(xué)選用了一塊底面與各個(gè)側(cè)面粗糙程度均相同的長方體木塊，并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：
【步驟1】把長方體木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)（如圖甲）；
【步驟2】再在長方體木塊上放上砝碼（如圖乙），用彈簧測力計(jì)水平拉木塊，使砝碼與木塊一起沿直線勻速運(yùn)動(dòng)，比較“步驟2”與“步驟1”中彈簧測力計(jì)讀數(shù)的大�。�
【步驟3】在水平長木板上鋪上一層棉布，把木塊平放在棉布上（不加砝碼），用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)（如圖丙），比較“步驟3”與“步驟1”中彈簧測力計(jì)讀數(shù)的大小．

（1）在以上的實(shí)驗(yàn)步驟中為什么每次都要“用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)”？因?yàn)閺椈蓽y力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以彈簧測力計(jì)對木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對平衡力，大小相等
（2）【步驟2】的設(shè)計(jì)目的是為了檢驗(yàn)上述猜想（A、B、C）中哪一個(gè)的正確？答：B
（3）為了檢驗(yàn)“猜想C”是否正確，小華將圖甲中的木塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動(dòng)摩擦力變?yōu)樵瓉硪话耄�他由此得出：滑�?dòng)摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減�。�你認(rèn)為他的探究過程中存在的問題是沒有控制壓力不變．
（4）在【步驟2】中，當(dāng)用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，則砝碼與木塊間摩擦力的大小為D
A．大于6.6N      B．小于6.6NC．等于6.6N      D．等于零
（5）在【步驟1】中如果用4N的力水平拉動(dòng)木塊，則木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為3.6N．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二力平衡的知識，只有水平拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊所受摩擦力才等于拉力；
（2）“步驟2”的設(shè)計(jì)是只改變了壓力，并與“步驟1”比較，是為了驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
（3）猜想C是探究滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)與接觸面積的大小是否有關(guān)；就要控制壓力和粗糙程度相同，只改變接觸面積；
（4）砝碼與木塊間沒有發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或者沒有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，它們之間就不會產(chǎn)生摩擦力；
（5）滑動(dòng)摩擦力大小只與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)．

解答 解：
（1）此實(shí)驗(yàn)中摩擦力的大小是通過測力計(jì)的示數(shù)反映出來，就必須保證摩擦力與拉力大小相等，為此，就得讓木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）“步驟2”與“步驟1”的區(qū)別在于改變了壓力，其它條件沒變；顯然是探究“猜想B”；
（3）要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面面積的關(guān)系，應(yīng)控制接觸面粗糙程度相同、壓力相同而接觸面面積不同，根據(jù)題意“小華將木塊沿豎直方向截去一半”可知，木塊對接觸面的壓力也發(fā)生了變化．故他在探究過程中存在的問題是沒有控制壓力不變；
（4）產(chǎn)生摩擦力的條件是兩接觸的物體發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或者有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，而砝碼與木塊相對靜止，并且也沒有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，故它們之間的摩擦力為零，故D正確；
（5）由圖甲所示測力計(jì)可知，其分度值為0.1N，示數(shù)為3.6N，由平衡條件可知，摩擦力：f=F=3.6N；滑動(dòng)摩擦力大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與物體所受拉力大小無關(guān)，所以當(dāng)用4N的力水平拉動(dòng)木塊，則木塊受到的滑動(dòng)摩擦力仍為3.6N．
故答案為：（1）因?yàn)閺椈蓽y力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以彈簧測力計(jì)對木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對平衡力，大小相等；
（2）B；
（3）沒有控制壓力不變；
（4）D；
（5）3.6．

點(diǎn)評 （1）滑動(dòng)摩擦力在物體的接觸面上，所以摩擦力的大小無法直接測量，可借助于平衡力的條件，將摩擦力的大小轉(zhuǎn)化成測力計(jì)示數(shù)的大小進(jìn)行測量；
（2）由猜想可知滑動(dòng)摩擦力的大小可能跟接觸面的粗糙程度、壓力的大小、接觸面積的大小等有關(guān)，因此在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)使用控制變量的方法．