Question

12．某兴趣小组的同学利用如图所示装置，探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关系”，提出了以下几种猜想：
A、滑动摩擦力的大小与物体接触面积的大小有关
B、滑动摩擦力的大小与物体受到的压力大小有关
C、滑动摩擦力的大小与物体运动速度有关
D、滑动摩擦力的大小与物体间接触面的粗糙程度有关
为了验证以上猜想是否正确，小组同学进行了实验．
（1）实验中为了测量滑动摩擦力的大小，应将弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块．
（2）实验中所用的木块完全相同，操作方法正确，实验过程及实验数据如表所示．

不同表面	实验次数	木块的放置方式	木块的运动速度	弹簧秤读数/N
木块表面	1	一个平放	v	1.6
	2	一个平放	1.5v	1.6
	3	一个侧放	v	1.6
	4	两个平叠放	v	3.2
木块上铺毛巾	5	一个平放	1.5v	2.4
	6	两个平叠放	v	4.8

①由第1和2次实验，可验证猜想C是错误的．
②由第1和3次实验，可得出的结论是：滑动摩擦力的大小与物体接触面积大小无关．
③由第1和4次实验，可得出的结论是滑动摩擦力大小与压力大小有关．
④除第2和5次实验可以验证猜想D外，还有实验也可验证猜想D，请你写出两组，两组实验分别是1和5，4和6（只填实验次数）．

Answer 1

分析 （1）物体在平衡力的作用下处于静止状态和匀速直线运动状态，二力平衡时，摩擦力等于拉力．
（2）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，要研究滑动摩擦力与其中一个量之间的关系，要控制另一个量不变．重点是抓住变量和不变量进行分析．

解答 解：（1）用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，木块受的拉力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力等于弹簧测力计的拉力；
（2）①第1和2次实验相比较，不变量是压力大小、接触面的粗糙程度、接触面积的大小，变量是木块的运动速度，因此研究的是滑动摩擦力的大小与运动速度的关系；弹簧秤读数相同，则摩擦力大小相同，说明滑动摩擦力与运动速度无关．因此可验证猜想C是错误的．
②第1和3次实验相比较，不变量是压力大小、接触面的粗糙程度、木块的运动速度，变量是接触面积的大小，因此研究的是滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系，弹簧秤读数相同，说明滑动摩擦力与接触面积大小无关；
③第1和4次实验相比较，不变量是接触面的粗糙程度、接触面积的大小、木块的运动速度，变量是压力大小，因此研究的是滑动摩擦力的大小与压力大小的关系；摩擦力大小不同说明与压力的大小有关；
④由①和②我们知道：摩擦力的大小与物体运动速度和接触面积大小无关，所以要验证摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，只保证控制压力的大小相同，接触面的粗糙程度不同就行，除第2和5次实验之外，符合这个要求的还有1和5，3和5，4和6．
故答案为：（1）匀速；
（2）①C；②接触面积大小无关；③滑动摩擦力大小与压力大小有关；④1、5（3、5）；4、6．

点评 此题是探究影响滑动摩擦力的因素，主要考查了对二力平衡条件的应用及运用控制变量法对实验的数据进行分析．属力学中的重要实验．