Question

10．教室的门栓坏了，门经常被风吹开，这是门与门框间摩擦太小的缘故．如何增大摩擦呢？同学们提出一些设想，概括如下：
a．增大压力增大摩擦；       b．增大接触面粗糙程度增大摩擦；
c．增大接触面积增大摩擦；   d．增大运动速度增大摩擦．
为了验证这些设想，他们利用长方体木块、铁块、弹簧测力计、毛巾和水平桌面等，进行图1实验探究，并将数据记人表中：

实验	接触面	接触面积/m2	速度	压力/N	摩擦力/N
1	木块与桌面	0.01	v	5	1
2	木块与桌面	0.01	2v	5	1
3	木块与桌面	0.01	v	10	2
4	木块与毛巾面	0.01	v	5	★
5	木块与桌面	0.005	v	5	1

（1）比较实验1、2可知：设想d是错误的，判断的理由是当压力、接触面积、接触面粗糙程度相同时，改变运动速度，摩擦力不变（或摩擦力与运动速度无关）
（2）比较实验1和5两组数据，可以判断设想C是否正确；在实验中，测量摩擦力时应保持木块在水平桌面上做匀速直线运动；上图的弹簧测力计示数是表中“★“处的数值，其大小为2.5N
（3）某同学分析实验3、4数据，并支持设想b，你认为他这种分析方法不正确（填“正确”或“不正确”），其理由是没有保持压力相同．
（4）请你利用上述分析得出的结论，写出一种能将门关紧的方法：在门与门框间垫物体
（5）同学们在实验时还发现：在木块没有被拉动时，弹簧测力计也有示数，且示数会变化．他请教老师，知道可用F-t图象表示拉力随时间的变化情况．若第3次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图象如图2所示，其中0～4s木块处于静止状态，4～5s木块运动后改变拉力，使木块5s后处于匀速直线运动状态．分析图象可知：要使木块由静止开始运动，至少要用2.3N的水平拉力拉木块；如果实验时木块所受的拉力是2N，则下列对木块所处状态的判断，正确的是：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．

Answer 1

分析 （1）比较1、2两组数据，得出摩擦力大小与摩擦力大小的关系；
（2）（2）①要探究滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关，要控制压力、速度、接触面粗糙程度相同，接触面积不同，比较摩擦力大小，若摩擦力相同，则滑动摩擦力与接触面积无关；若摩擦力不相同，则滑动摩擦力与接触面积有关，据此选择；
②弹簧测力计水平拉动木块，木块进行匀速直线运动时，木块水平方向上受到滑动摩擦力和拉力作用，这两个力是平衡力，大小相等，间接测量滑动摩擦力大小．
③弹簧测力计读数：首先确定每一个小格和每一个大格代表的示数，然后根据指针位置读数．
（3）采用控制变量法探究滑动摩擦力跟其中一个因素关系时，一定控制其它因素不变，才能得出正确结论．
（4）可以通过增大压力、或增大接触面粗糙程度的方法来增大门和门框之间的摩擦力；
（5）由图2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．

解答 解：（1）实验1、2，压力、接触面积、接触面粗糙程度一定时，速度不同，但摩擦力相同．所以设想d是错误的．
（2）①实验1、5，压力、速度、接触面粗糙程度一定时，接触面积不同，但摩擦力相同，可见，滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关，所以设想c是错误的．
②在实验过程中，保持弹簧测力计水平拉动木块进行匀速直线运动，滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，间接测量滑动摩擦力大小．
③弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，所以滑动摩擦力为2.5N．
（3）由实验3、4的实验数据可知，接触面积、速度相同，但接触面粗糙程度、压力大小都不同，这种分析方法不正确，不能得出摩擦力和接触面粗糙程度的具体关系．
（4）我们可以在在门与门框间夹物体，以增大门和门框之间的摩擦力，将门关紧．
（5）由图2可知，要使木块由静止开始运动，至少要2.3N的水平拉力；
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．
故答案为：（1）d；当压力、接触面积、接触面粗糙程度相同时，改变运动速度，摩擦力不变（或摩擦力与运动速度无关）；
（2）1和5；匀速直线；2.5；
（3）不正确；没有保持压力相同；
（4）在门与门框间垫物体；
（5）2.3；C．

点评 本题为探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验，考查了学生分析实验数据得出实验结论的能力，理解并利用好控制变量法是本题的关键．