Question

如图所示为“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，长木块A重为10N，每个砝码重5N．小明同学用弹簧测力计拉木块，先使木块做匀速直线运动，然后在木块逐渐添加砝码，仍使物体做匀速直线运动．得到实验数据如下表：

实 验 次 数	压 力 N/N	弹簧测力计拉力F/N	滑动摩擦力 f/N
1	10	2.0	2.0
2	______	3.0	3.0
3	20	4.0	______

（1）请完成表格中数据的填写．
（2）根据上述实验，并分析实验数据，可得到的结论是：______
（3）为了探究滑动摩擦力是否跟接触面的面积有关，可在上述实验基础上再增加一个步骤，写出你设计的这一实验步骤______．
（4）为了验证摩擦力还跟接触面的粗糙程度有关，实验尚需增加的器材为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）滑动摩擦力的大小与压力的大小及接触面的粗糙程度有关．接触面的粗糙程度相同，摩擦力与压力成正比．
在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时，用弹簧测力计拉木块，使木块做匀速直线运动，所以拉力与摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡的条件知摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．
（2）根据影响摩擦力大小的两个因素，结合控制变量法，可对已知变量和控制量进行分析；
（3）利用控制变量法，为了探究滑动摩擦力是否跟接触面的面积有关，需控制压力的大小及接触面的粗糙程度相同，改变接触面积的大小进行实验．
（4）要探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系，需要控制压力的大小相同，改变接触面的粗糙程度进行实验．
解答：解：（1）接触面的粗糙程度相同，摩擦力与压力成正比．
①=，所以=，解得F_压力2=15N；
②根据二力平衡的条件知：f₃=F₃=4.0N．
（2）由表格数据知：接触面粗糙程度一定时，随着压力的变大，测力计的示数也变大，即摩擦力也变大．可得结论：当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）为了探究滑动摩擦力是否跟接触面的面积有关，可将木块侧放（或竖放）在水平面上，用弹簧测力计拉动木块，使之在水平面上做匀速直线运动，比较摩擦力的大小与接触面积的关系．
（4）为了验证摩擦力还跟接触面的粗糙程度有关，需要控制压力的大小相同，改变接触面的粗糙程度，所以除了木块和测力计外还需毛巾或棉布，用弹簧测力计拉木块在桌面上做匀速直线运动，再将毛巾或棉布铺在桌面上，用弹簧测力计拉木块在毛巾或棉布上做匀速直线运动，比较摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系．
故答案为：（1）

实 验 次 数	压 力 N/N	弹簧测力计拉力F/N	滑动摩擦力 f/N
1	10	2.0	2.0
2	15	3.0	3.0
3	20	4.0	4.0

．
（2）当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）将木块侧放（或竖放）在水平面上，用弹簧测力计拉动木块，使之在水平面上做匀速直线运动．
（4）毛巾和棉布．
点评：本实验是初中物理中较为典型的探究实验之一，主要运用了转换法和控制变量的研究方法，这是实验成功的基础，也是我们应该熟练掌握的实验技能．同时，二力平衡条件的运用、对实验结论的正确分析，也是我们应该从这类实验题中应该学到的．