Question

16．小雨用如图甲所示的装置，探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关．

（1）实验时，小雨将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块做匀速直线运动．这样做的目的是使拉力和摩擦力成为一对平衡力．
（2）实验时，小雨记录的部分实验数据如下表所示

序 号	木块放 置情况	接触面 表面	压力 /N	弹簧测力 计示数/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	棉布	6	1.8
5	平放	毛巾	6	3.0

①分析序号1、2、3三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关．
②要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，应选用序号为1、4、5三组数据进行分析．
（3）小雨某次拉动木块由静止变为匀速运动时，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示（其中0～4s木块处于静止状态）．分析图象可知：要使木块由静止到开始运动，至少要用2.3N的水平拉力；若木块所受的拉力是2N，则木块所处的状态是C．
A．静止B．匀速直线运动
C．静止或匀速直线运动D．条件不足，无法判断
（4）为了探究静摩擦力作用的相互性，并比较一对相互作用的静摩擦力的大小，小雨又设计了如图甲所示的实验装置，整个装置放在水平桌面上，其中A、B两木块叠放在一起，两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连，另一端固定在铁架台E、F上．后来经过讨论，完善了实验装置，如图乙所示．

①在水平桌面是光滑的理想情况下，B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数，A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计C的示数．（填“C”或“D”）
②实际B与桌面也存在摩擦力，为此在B下面放细圆木条的目的是减小桌面对木块B的摩擦力，在A上放钩码的目的是增大压力．
③实验中需向右缓慢移动铁架台F，在此过程中，应使A、B保持相对静止，整个装置静止后，读取两个弹簧测力计的示数F₁、F₂．（填“运动”或“静止”）
④分析实验数据，若F₁=F₂，则静摩擦力的作用是相互的，且一对相互作用的静摩擦力大小相等．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计拉动木块时，弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力，根据二力平衡条件，木块一定进行匀速直线运动；
（2）a、要探究滑动摩擦力大小与压力的关系，需保持接触面的粗糙程度相同，结合表格中数据进行分析即可；
b、要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，需保持压力大小相同，接触面的粗糙程度不同；
（3）由图可知要使木块由静止开始运动，至少要用多大的水平拉力拉木块；如果实验时木块所受的拉力是2N，有两种可能：①还没拉动，②拉动后匀速运动；
（4）①对物体受力分析，利用二力平衡条件和力的相互作用；
②增大摩擦力的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度．减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面的粗糙程度，使接触面脱离，用滚动代替滑动；
③使A、B保持相对静止，测出静摩擦力的大小；
④相互作用力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在不同物体上．

解答 解：
（1）在实验中弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块作匀速直线运动，根据二力平衡知识，此时拉力大小与摩擦力相等；
（2）1、2、3组实验数据，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，测力计示数也不同，可得滑动摩擦力大小与压力大小有关；
1、4、5三组实验，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，可以探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系；
（3）当木块做匀速直线运动时，在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡的知识可知，这两个大小相等，方向相反，其中0～4s木块处于静止状态，弹簧测力计示数2.3N，即拉力2.3N；
根据图象所示信息，如果实验时木块所受的拉力是2N，可能静止（还没拉动）、可能匀速运动；
（4）①A受弹簧测力计D的拉力和B对A的摩擦力，故B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数；同理，在水平桌面是光滑的理想情况下，A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计C的示数；
②在B下面放细圆木条，用滚动代替滑动，其目的是减小桌面对木块B的摩擦力；
在A上放钩码的目的是增大压力从而增大摩擦力；
③本实验是为了探究静摩擦力作用的相互性，并比较一对相互作用的静摩擦力的大小，故实验中需向右缓慢移动铁架台F，在此过程中，应使A、B保持相对静止，整个装置静止后，读取两个弹簧测力计的示数F₁、F₂；
④分析实验数据，若F₁=F₂，则静摩擦力的作用是相互的，且一对相互作用的静摩擦力大小相等．
故答案为：（1）水平；使拉力和摩擦力成为一对平衡力；
（2）压力；1、4、5；
（3）2.3；C；
（4）①D；C；②减小桌面对木块B的摩擦力；增大压力；③静止；④F₁=F₂．

点评 此题是探究摩擦力的大小与哪些因素有关的实验，考查了根据实验数据得出结论的能力，特别注意控制变量法的应用．