Question

20．为了研究滑动摩擦力大小的因素，某同学做了如图所示的实验．

（1）实验中要使弹簧秤的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小，应使木块在弹簧秤拉力的作用下做匀速直线运动．
（2）甲、乙两图所示的实验说明了：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）甲、丙两图所示的实验说明了：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大．
（4）上述实验表明：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关．
（5）上述实验采用了控制变量的研究方法．
（6）小明同学总感觉滑动摩擦力还应与接触面积的大小有关，猜想：“面积越大，滑动摩擦力越大”．那么，他应怎样用这些器材验证他的猜想是否正确呢？请你写出他的探究过程：
步骤（1）：把木块平放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₁；
步骤（2）：把木块侧放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₂；分析比较：如果F₁=F₂，则滑动摩擦力跟物体间的接触面积无关；如果F₁＞F₂，则接触面积越大，滑动摩擦力就越大．

Answer 1

分析 （1）实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小，弹簧测力计测量的是木块受到的拉力，只有木块做匀速直线运动时拉力的大小才等于摩擦力；
（2）由甲、乙两图可知接触面的粗糙程度相同，压力的大小不同，可得出压力越大，摩擦力越大的结论；
（3）由甲、丙两图可知压力的大小相同，接触面的粗糙程度不同，可得出接触面越粗糙，摩擦力越大的结论；
（4）可根据（2）、（3）两问的结论得出摩擦力的影响因素；
（5）这是研究几个因素对摩擦力的影响，要用控制变量法；
（6）要探究滑动摩擦力跟接触面积有关时，采用控制变量法，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变接触面积大小．

解答 解：
（1）用弹簧测力计匀速拉动木块时，木块做匀速直线运动受到的力是平衡力，根据二力平衡的知识，此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小；
（2）甲、乙两图实验中，木块和木板接触面的粗糙程度相同，乙图中木块的上方增加了一个砝码，压力增大了，摩擦力不同，这说明：在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（3）甲、丙两图实验中，木块对接触面的压力不变，丙图中接触面更粗糙，摩擦力不同，这说明：在压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）根据（2）、（3）结论可得出：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关；
（5）该实验运用了控制变量法；
（6）要探究滑动摩擦力跟接触面积的关系，应采用控制变量法，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变接触面积大小．
步骤1：把木块平放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₁；
步骤2：把木块侧放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₂；
分析比较：如果F₁=F₂，则滑动摩擦力跟物体间的接触面积无关；如果F₁＞F₂，则接触面积越大，滑动摩擦力就越大．
故答案为：（1）匀速直线；
（2）在接触面粗糙程度相同时，压力越大；
（3）在压力相同时，接触面越粗糙；
（4）压力大小和接触面粗糙程度；
（5）控制变量；
（6）步骤1：把木块平放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₁；
步骤2：把木块侧放在长木板上，匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数F₂；
分析比较：如果F₁=F₂，则滑动摩擦力跟物体间的接触面积无关；如果F₁＞F₂，则接触面积越大，滑动摩擦力就越大．

点评 本题是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验，主要考查了控制变量法和二力平衡条件的应用，属基础性问题，难度不大．