Question

13．在测量滑块与木板之间的滑动摩擦力探究活动中．实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮，绳的另一端悬挂托盘．实验时，在托盘中放入适量的砝码，使滑块做匀速直线运动．回答下列问题：
（1）为了测量滑块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是④．（填选项前的编号）
①木板的质量m₁   ②滑块的质量m₂③砝码的质量m₃   ④托盘和砝码的总质量m₄
（2）滑块的滑动摩擦力表达式为f=m₄g．（用已知或测量的物理量符号表示）
（3）该实验的理论依据是：二力平衡（或滑块匀速直线运动时，拉力等于滑动摩擦力）．
（4）该实验存在一些不足之处，请你写出其中的一点：难以控制滑块恰好做匀速直线运动（或砝码的质量是不连续的）．
（5）小翔改进了实验，向左水平匀速拉动木板，同时，把砝码和托盘换为弹簧测力计，来测滑块的滑动摩擦力，此时该摩擦力的方向是水平向左．

Answer 1

分析 （1）当滑块做匀速直线运动运动时，根据二力平衡的知识，此时滑块受到的摩擦力等于绳子的拉力，即托盘和砝码的总重力；
（2）实验中由于砝码的重力是不连续的，托盘和砝码的总重力不一定恰好等于摩擦力的大小，因此不能控制滑块一定做匀速直线运动．

解答 解：（1）实验中没有使用弹簧测力计，所以摩擦力的大小只能通过托盘和砝码对绳子的拉力体现，拉力等于托盘和砝码的总重力，因此需要测量托盘和砝码的总质量m；
（2）滑块所受摩擦力的大小等于托盘和砝码的总重力，即f=G=mg；
（3）实验的理论依据就是滑块做匀速直线运动是受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，它们的大小相等；
（4）实验中要求滑块做匀速直线运动，即托盘和砝码总重力的大小等于摩擦力，由于砝码的质量最小是5g，数值不是连续的，因此这一点很难做到．
（5）实验中可用弹簧测力计拉住木块，然后水平向左匀速拉动木板，此时木块处于静止状态，受到的摩擦力与拉力平衡，拉力水平向右，所以摩擦力水平向左．
故答案为：（1）④；
（2）m₄g；
（3）二力平衡（或滑块匀速直线运动时，拉力等于滑动摩擦力）；
（4）难以控制滑块恰好做匀速直线运动（或砝码的质量是不连续的）；
（5）弹簧测力计；水平向左．

点评 本实验根据物体受平衡力做匀速直线运动的原理测量摩擦力，存在一些不足，如果让实验更完美，可以把砝码换成细沙，用天平测总质量计算总重力．