Question

2．小明在探究“滑动摩擦力大小与那些因素有关”的实验中：
（1）把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上匀速拉动木块．根据二力平衡条件可知，若拉力大小为2N，则滑动摩擦力大小为2N．若在木块上放一重物（如图乙），重复上面的实验，拉力大小为2.6N，比较甲、乙两图得到的结论是在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（2）将木块沿竖直方向截取一半后，仍平放在长木板上，测得剩余木块所受的滑动摩擦力变为原来一半．他由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为他的探究过程中存在的问题是：没有控制压力不变
（3）小明又猜想：滑动摩擦力大小是否会与物体运动速度的大小有关呢？请你利用图中已有器材验证小明的猜想．
①进行实验的主要步骤是把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₁匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₁；把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₂匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₂．．
②分析论证：若F₁=F₂，滑动摩擦力的大小与速度无关；若F₁≠F₂，滑动摩擦力的大小与速度有关．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计拉动物体运动时，弹簧测力计显示拉力大小，当弹簧测力计拉动木块进行匀速直线运动时，木块受到平衡力作用，根据平衡力的条件进行判断．
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关．当接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大．当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大．
（2）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关．探究滑动摩擦力大小跟接触面积的关系，一定要控制压力大小和接触面粗糙程度不变．
（3）探究滑动摩擦力大小跟物体运动速度的关系，一定要控制压力大小和接触面粗糙程度不变，改变物体运动速度的大小．当物体运动速度发生改变时，滑动摩擦力大小相等，说明滑动摩擦力大小跟物体运动速度无关；当物体运动速度发生改变时，滑动摩擦力大小不相等，说明滑动摩擦力大小跟物体运动速度有关．

解答 解：（1）弹簧测力计拉动木块运动时，弹簧测力计显示拉力大小，当木块进行匀速直线运动时，木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以滑动摩擦力大小等于拉力大小，所以滑动摩擦力大小是2N．
若在木块上放一重物（如图乙），重复上面的实验，拉力大小为2.6N，滑动摩擦力大小也为2.6N，甲、乙两图得到的结论是接触面粗糙程度不变时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（2）探究滑动摩擦力大小跟接触面积的关系，一定要控制压力大小和接触面粗糙程度不变．将木块沿竖直方向截取一半后，仍平放在长木板上，只控制接触面粗糙程度不变，没有控制压力大小不变，所以得出的实验结论是不合理的．
（3）探究滑动摩擦力大小跟物体运动速度的关系，一定要控制压力大小和接触面粗糙程度不变，改变物体运动速度的大小．
实验步骤：把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₁匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₁；把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₂匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₂．
实验分析：若F₁=F₂，滑动摩擦力的大小与速度无关；若F₁≠F₂，滑动摩擦力的大小与速度有关．
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，滑动摩擦力越大；
（2）没有控制压力不变；
（3）①把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₁匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₁；把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上用速度v₂匀速直线拉动木块，读出此时弹簧测力计示数F₂．
②若F₁=F₂，滑动摩擦力的大小与速度无关；若F₁≠F₂，滑动摩擦力的大小与速度有关．

点评 （1）掌握滑动摩擦力大小的影响因素，利用控制变量法探究滑动摩擦力大小跟各因素之间的关系．
（2）一个物体量受多个因素影响时，探究物理量和其中一个因素的关系时，一定要控制其它因素不变，这种方法是控制变量法，初中物理实验中经常用到控制变量法，一定要熟练掌握．