Question

12．如图1所示是某物理小组探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验．

（1）实验过程中，必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动，这样做便于测量滑动摩擦力的大小．
（2）观察图1甲、乙，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₂，由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）观察图1甲、丙，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₃，说明：压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大．
（4）在实验后交流的过程中，小华发现有同学设计的实验装置如图2所示，实验时，在托盘中放入适量的砝码，使木块做匀速直线运动．请回答下列问题：
①为了测量木块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是D（填选项目前的编号）．
A、木板的质量m_l             B、木块的质量m₂
C、砝码的质量m₃ D、托盘和砝码的总质量m₄
②木块的滑动摩擦力表达式为f=m₄g（用已知和测量的物理量符号表示）．
③小华猜想：摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关．于是，他在上述实验的基础上，将木块沿竖直方向切去一部分后．用剩下的部分继续进行实验，测得的滑动摩擦力变小．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．你认为她的探究过程存在的问题是没有控制压力一定．正确的做法是：小华将木块沿竖直方向切去一部分后，把截去的部分叠在剩下部分的上面，进行实验．

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，木块一定进行匀速直线运动．
（2）（3）滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关．探究滑动摩擦力跟压力大小关系时，控制接触面粗糙程度不变；探究滑动摩擦力跟接触面粗糙程度关系时，控制压力大小不变．
（4）在图2的设计中，对木块的拉力来自托盘的砝码的总重力，因此需要测量二者的质量，并据此根据二力平衡条件计算出摩擦力的大小．
在探究摩擦力的大小跟接触面积的关系时，必须控制压力和接触面的粗糙程度不变，据此可做出评价和提出改进方案．

解答 解：（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，必须让木块保持匀速直线运动．
（2）甲、乙两图接触面粗糙程度相同，压力不同，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₂，由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）甲、丙两图压力相同，接触面粗糙程度不同，发现弹簧测力计的示数F₁＜F₃，说明：压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大．
（4）①因为图2的设计中，对木块的拉力来自托盘的砝码的总重力，所以为了测量木块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是托盘和砝码的总质量m₄；
②木块的滑动摩擦力表达式为f=m₄g；
③小华将木块沿竖直方向截去一部分后，用剩下部分继续进行实验，测得木块所受的滑动摩擦力变小．由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小．
在她的探究过程中没有控制压力大小一定，不符合控制变量法的要求，因此结论不可靠．
正确的做法是：将木块沿竖直方向截去一部分后，将截去部分叠在剩余部分上面进行实验，这样既保证了接触面的粗糙程度相同，也保证了压力不变，符合控制变量法的要求．
故答案为：（1）匀速直线；
（2）压力；
（3）越大；
（4）①D；②m₄g；③未控制压力一定； 截去部分叠在剩余部分上面．

点评 掌握滑动摩擦力大小的影响因素是压力大小和接触面的粗糙程度，能利用控制变量法和二力平衡条件探究滑动摩擦力大小的影响因素，同时还应学会对实验进行大胆的改进．