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12.一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板,以中线MN为界,对比观察左右两部分,发现粗糙程度可能不一样,哪一侧更粗糙?同学们进行了如下实验探究.

(1)①小华将滑块放木板上,通过细线和固定的测力计相连,如图甲.在某次试验中,水平向右拉动木板,待示数稳定时,记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F的示数如图丁所示以及F,则F的大小为1.8N,若F>F,则木板的左侧更粗糙,实验时不需要(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板.
②小华左右手戴上同样的手套,木板水平对称地放在左右手上,现左手向左、右手向右,使两手距离快速增大,若木板向左运动,则木板左侧更粗糙.
(2)小明用图乙实验装置,进行如下操作:
A.将轻弹簧的一端分别固定在板上MN左右两侧的P、Q点,另一端分别与同一滑块接触.
B.移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,使滑块越过MN但不滑离木板.
C.分别测出滑块越过MN后滑行的距离χ1和χ2
小明想根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度,小华提出疑义.
①为能根据χ1和χ2的大小关系作出正确判断,请指出小明实验中存在的问题是不能确定滑块越过中线MN时速度相同.
②简述改进方法:将弹簧的一端固定在中线MN上,另一端分别与同一滑块接触,移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,使滑块不滑离木板.分别测出滑块滑行的距离χ1和χ2
(3)小红使滑块分别从左右两侧滑上木板,测出滑块运动的速度,作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙,则图线b(选填“a”或“b”)所对应的接触面更粗糙,判断的依据是b图线物块的速度变化快.

分析 (1)①根据测力计分度值读数;按图中的装置拉动木板时,滑块相对于桌面静止,拉力与摩擦力的大小相同,拉力越大,说明摩擦力越大,物体表面越粗糙;
②根据实验现象,木板向左运动,说明左侧摩擦力大,则左侧更粗糙;
(2)根据控制变量法,应控制滑块越过中线时的速度相同,可据此对小明的实验方案提出意见并改进;
(3)根据接触面越粗糙,对滑块的阻力越大,滑块的速度减小会越快,相反,滑块的速度减小会越慢,据此对照图象可做出判断.

解答 解:(1)①测力计分度值为0.1N,示数为1.8N;
如图甲,水平向右拉动木板,待示数稳定时,记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F和F,若F>F,则说明左侧摩擦力大,即木板的左侧更粗糙;
实验时,滑块相对于桌面是静止的,因此受力平衡,不需要匀速拉动木板.
②小华左右手戴上同样的手套,木板水平对称地放在左右手上,现左手向左、右手向右,使两手距离快速增大,若木板向左运动,则说明左侧摩擦力大,即木板左侧更粗糙.
(2)①根据小明的实验过程可知,若依据小明的实验,根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度并不科学,因为这一实验过程不能确定滑块经过中线MN时的速度相同,不符合控制变量法的要求.
②对小明的实验可做出这样的改进:将弹簧的一端固定在中线MN上,另一端分别与同一滑块接触,移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,使滑块不滑离木板,分别测出滑块滑行的距离x1和x2
(3)由图象可知,在相同时间内,a的速度减小的慢,b的速度减小的快,说明b受到的摩擦阻力更大,则图线b所对应的接触面更粗糙.
故答案为:
(1)①1.8;左;不需要;②左;
(2)①不能确定滑块越过中线MN时速度相同;
②将弹簧的一端固定在中线MN上,另一端分别与同一滑块接触,移动滑块使弹簧压缩相同的长度,由静止释放滑块,使滑块不滑离木板.分别测出滑块滑行的距离χ1和χ2
③b;b图线物块的速度变化快.

点评 在本题的探究实验中,关键要抓住一点,即接触面粗糙程度对摩擦力的影响.同时还要熟练运用控制变量法以及二力平衡条件等进行分析,能准确从图象中读取信息等.

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