Question

3．小明用如图所示的装置，探究摩擦力的大小与哪些因素有关．
（1）实验时，小明将木块放在水平木板上，弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块作匀速直线运动．这样做的目的是使拉力大小等于摩擦力大小，实验时，小明记录的部分数据如下表所示．

序号	木块放置 情况	木板表面情况	压力/N	弹簧测力计 示数/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上铺棉布	6	1.8
5	平放	木板上铺毛巾	6	3.0

（2）分析序号1、2、3三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关．滑动摩擦力f大小与接触面所受压力F大小的关系式是f=0.2F．
（3）分析序号1，4，5三组数据可知：滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关．
（4）小明在实验时还发现：在木块没有被拉动时，弹簧测力计示数会变化．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．若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图象如图所示，其中0～4s木块处于静止状态．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，则木块所处的运动状态是静止或匀速直线运动．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计拉动木块时，弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力，根据二力平衡条件，木块一定进行匀速直线运动；
（2）要探究滑动摩擦力大小与压力的关系，需保持接触面的粗糙程度相同，结合表格中数据进行分析即可；
（3）根据控制变量法的要求分析表中实验序号为1、4、5的实验数据，根据实验控制的变量与实验现象进行分析，得出实验结论．
（4）分析图示图示，根据图示图象求摩擦力、判断运动状态．

解答 解：
（1）在实验中弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块作匀速直线运动，根据二力平衡知识，此时拉力大小与摩擦力相等；
（2）1、2、3组实验数据，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，可得滑动摩擦力大小与压力大小有关；
由数据知，压力增大几倍，滑动摩擦力便增大为原来的几倍，所以摩擦力与压力成正比；
设f=kF
当F=6N时，f=1.2N，代入数据得：
1.2N=k×6N
解得：k=0.2，
所以关系式为：f=0.2F；
（3）由表中实验序号为1、4、5三组数据可知，物体间的压力相同而接触面的粗糙程度不同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，由此可得：在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）由图示图象可知，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．如果实验过程中木块所受的拉力恰好是2N，木块所处的状态可能是静止或匀速直线运动．
故答案为：（1）水平；匀速直线；使拉力大小等于摩擦力大小；（2）1、2、3；f=0.2F；（3）接触面的粗糙程度；（4）2.3；静止或匀速直线运动．

点评 此题是探究影响滑动摩擦力的因素，主要考查了对二力平衡条件的应用及控制变量法；在此实验中要水平拉动木块做匀速直线运动，要研究滑动摩擦力与一个量的关系，需要控制另一个量不变．