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8.小明用如图甲所示的装置.探究摩擦力的大小与哪些因素有关.
序号 木块放置情况 木板表面情况 压力大小/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 63.0
(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,并使木块做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数即为滑动摩擦力的大小,此处应用的原理是二力平衡.
(2)实验时,小明记录的部分数据如表所示.
a.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,滑动摩擦力的大小与接触面所受压力F大小的关系式是f=0.2FN
b.如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,应选序号为1、4、5三组数据进行分析.
(3)小明在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化.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2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,则下列对木块所处状态的判断,正确的是C.
A.静止    
B.匀速直线运动
C.静止或匀速直线运动    
D.条件不足,无法判断

分析 (1)弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力的大小,要使滑动摩擦力等于拉力,根据二力平衡知识可知,应使木块在水平方向上做匀速直线运动;
(2)要探究滑动摩擦力与接触面所受的压力的关系,必须要控制其他变量相同,选择合适的实验,并根据实验现象总结实验结论;根据实验数据,求解滑动摩擦力和压力的关系;要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,必须要控制其他变量相同,选择合适的实验,并根据实验现象总结实验结论;
(3)分析图象,结合二力平衡知识解答;

解答 解:(1)本实验用弹簧测力计水平拉动木块,使其做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,根据二力平衡知识可知,此时拉力大小等于滑动摩擦力大小,我们可以通过读出弹簧测力计示数,得出滑动摩擦力的大小.
(2)a、要研究摩擦力大小与接触面所受的压力的关系,必须控制木块的放置情况、木板表面情况相同,压力不同,通过比较弹簧测力计示数大小关系得出实验结论,因此应选择1、2、3;通过实验数据可知:当接触面的粗糙程度和接触面积相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
比较三组数据可知,滑动摩擦力与压力成正比,即$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2;
由此可以得出:f=0.2FN
b、要研究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,必须控制木块的放置情况、压力大小相同,木板表面情况不同,通过比较弹簧测力计示数大小关系得出实验结论,因此应选择1、4、5;通过实验数据可知:当压力大小和接触面积相同时,接触面的粗糙程度越大,滑动摩擦力越大;
(3)由图乙可知,0~4s木块处于静止状态,4s以后木块被拉动可做匀速直线运动;结合图象可知,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,木块可能静止(还没拉动)、也可能做匀速直线运动,故选C.
故答案为:(1)水平; 匀速直线运动; 二力平衡;
(2)a.1、2、3; f=0.2FN; b.1、4、5;
(3)2.3; C.

点评 本题是探究摩擦力的大小与哪些因素有关,主要考查了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.

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