Question

10．阅读下列短文，回答短文后的问题．
在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中，一些同学作出了以下猜想：
猜想A 滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关；
猜想B 滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；
猜想C 滑动摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两物体间接触面积的大小有关．
为了检验上述有关猜想是否正确，某同学选用了一块底面与各个侧面粗糙程度均相同的长方体木块，并设计了以下实验方案：

步骤1：把长方体木块平放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的示数为3N．（如图甲）；
步骤2：在长方体木块上放上砝码（如图乙），用弹簧测力计水平拉木块，使砝码与木块一起沿直线匀速运动，比较“步骤2”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小；
步骤3：在水平长木板上铺上一层毛巾，把木板平放在棉花上（不加砝码），用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动（如图丙），比较“步骤3”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小．
（1）当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时，滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的读数，为什么？因为弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，弹簧测力计对木块的拉力与木块和木板面之间的摩擦力是一对平衡力，大小相等
（2）“步骤2”的设计目的，是为了检验上述猜想（A、B、C）中哪一个的正确与否？B
（3）为了检验“猜想C”是否正确，可在上述实验基础上再增加一个步骤，写出你所设计的这一实验步骤：把长方体木块侧放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数．
（4）在“步骤2”中，若木块上方砝码的重为0.5N，当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时，则砝码与木块间摩擦力的大小D．
A 大于0.5N    B 大于零且小于0.5N    C 等于0.5N     D等于零．

Answer 1

分析 （1）根据二力平衡的知识，只有水平拉木块做匀速直线运动，木块所受摩擦力才等于拉力；
（2）“步骤2”的设计是只改变了压力，并与“步骤1”比较，是为了验证滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；
（3）猜想C是探究滑动摩擦力的大小可能与产与接触面积的大小是否有关，就要控制压力和粗糙程度相同，只改变接触面积；
（4）砝码与木块间没有发生相对运动或者没有相对运动的趋势，它们之间就不会产生摩擦力．

解答 解：
（1）此实验中摩擦力的大小是通过测力计的示数反映出来，就必须保证摩擦力与拉力大小相等，为此，就得让木块做匀速直线运动；
（2）“步骤2”与“步骤1”的区别在于改变了压力，其它条件没变，显然是探究“猜想B”；
（3）在其它因素不变的前提下，只改变接触面积，就可探究摩擦力与面积的关系，添加步骤：把长方体木块侧放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数；
（4）产生摩擦力的条件是两接触的物体发生相对运动或者有相对运动的趋势，而砝码与木块相对静止，并且也没有相对运动的趋势，故它们之间的摩擦力为零．
故答案为：
（1）因为弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，弹簧测力计对木块的拉力与木块和木板面之间的摩擦力是一对平衡力，大小相等；
（2）B；
（3）把长方体木块侧放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数；
（4）D．

点评 （1）滑动摩擦力在物体的接触面上，所以摩擦力的大小无法直接测量，可借助于平衡力的条件，将摩擦力的大小转化成测力计示数的大小进行测量；
（2）由猜想可知滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度、压力的大小、接触面积的大小等有关，因此在分析实验结论和设计实验步骤时应使用控制变量的方法．