Question

20．在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小明有如下猜想：
A．滑动摩擦力大小与压力大小有关
B．滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关
为此小明进行了如下实验，实验数据如下表：

序号	压力/N	接触面种类	弹簧测力计示数/N
1	6	木板	1.5
2	6	毛巾	2.8
3	12	毛巾	5.6
4	12	毛巾	3.5

（1）实验中，应水平匀速拉动弹簧测力计，根据二力平衡知识可知摩擦力大小等于拉力大小，这个过程中研究问题的方法是转换法．
（2）由实验①②可验证猜想B（选填“A”或“B”）正确，并可得到的结论是压力一定时，接触面越粗糙摩擦力越大．
（3）完成探究“影响滑动摩擦力大小因素”实验后，接着小明在毛巾表面上，利用如图4的实验装置，使物体水平匀速移动了10cm，则绳端水平移动的距离为20cm，结合表中序号4及相关数据，则此滑轮组的机械效率η=80%．

Answer 1

分析 （1）掌握二力平衡条件，要正确测出摩擦力的大小，需拉动木块做匀速直线运动；
转换法是中学物理中一种重要的研究方法，也就是借助某些物体的特性来研究看不到或不易观察到物质，形象直观．
（2）摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，根据表中数据，运用控制变量法进行分析．
（3）根据绳子的段数，求出拉力移动的距离s′．根据W_总=Fs′求出总功；
知道物体移动的距离和摩擦力，根据W_有=fs求出有用功；
知道有用功和总功，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出滑轮组的机械效率．

解答 解：
（1）探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验时，摩擦力的测量属于间接测量，弹簧测力计对木块的作用力是拉力，弹簧测力计不能直接测量出摩擦力大小，所以在实验中就需要使木块保持匀速直线运动，这样摩擦力与拉力二力平衡，利用二力平衡条件得出摩擦力大小，应用了转换法；
（2）由表中①②可知，这两次实验压力相同，接触面的粗糙程度不同，摩擦力不同，可以验证：B．滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；其结论是，在压力相同时，接触面越粗糙摩擦力越大；
（3）如图，绳子的段数为2段，所以拉力移动的距离是：s′=2s=2×10cm=20cm；
根据表中数据③可知，物体与地面间的摩擦力为5.6N，使物体匀速移动10cm=0.1m，
所以有用功为：W_有=fs=5.6N×0.1m=0.56J；
则总功为：W_总=Fs′=3.5N×0.2m=0.7J；
滑轮组的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.56J}{0.7J}$×100%=80%．
故答案为：（1）二力平衡；转换法；（2）B；压力一定时，接触面越粗糙摩擦力越大；（3）20；80%．

点评 此题是探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验，考查了学生对控制变量法的理解和应用，本题同时考查机械效率的计算．