Question

在探究了影響滑動摩擦力大小的因素后，小明的學(xué)習(xí)小組想用所學(xué)的知識進一步探究各自運動鞋的鞋底的粗糙程度，同學(xué)們從家里帶來了洗干凈的運動鞋，喝過的礦泉水瓶，家里浴室里的防滑墊，探究時老師還提供一只彈簧測力計和適量水．
（1）同學(xué)們分析發(fā)現(xiàn)，探究中需要測量摩擦力的大�。疁y量時，同學(xué)們先將運動鞋放在水平桌面上的防滑墊上，然后用彈簧測力計沿水平方向拉運動鞋，使鞋做______運動，這樣做的目的是______．
（2）他們通過實驗發(fā)現(xiàn)，實驗時使鞋做這種運動比較困難，因此他們對實驗進行了改進，改成使彈簧測力計和鞋保持靜止，拉動鞋下的防滑墊進行測量（如圖所示）．改進后，防滑墊______（選填“需要”或“不需要”）勻速拉動，這是因為______．
（3）小明測出他的鞋滑動摩擦力最大，但同學(xué)們卻不認為小明的鞋一定是“防滑冠軍”，這是因為______．
（4）若要判定誰的鞋是“防滑冠軍”，他們需要怎樣做？（簡要說明做法）______．

Answer 1

解：（1）實驗過程中為了得到摩擦力的大小采用了轉(zhuǎn)換法，即：沿水平方向拉動運動鞋做勻速直線運動，此時運動鞋受平衡力，所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大�。�
故答案為：勻速直線；運動鞋所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大�。�
（2）采用如圖的設(shè)計因為無論防滑墊是否做勻速直線運動，鞋子都處于靜止?fàn)顟B(tài)（即平衡狀態(tài)），這樣拉力等于摩擦力，而且無論拉防滑墊速度多少，摩擦力都一樣，不改變摩擦力大小，所以容易讀數(shù)．
故答案為：不需要；彈簧測力計靜止不動，水平拉動防滑墊，不再要求一定勻速．
（3）摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，不同的鞋子的質(zhì)量不同，對水平面的壓力不同，因此在研究鞋子防滑性能時，應(yīng)該控制鞋子的質(zhì)量相同．
故答案為：沒有控制鞋子的質(zhì)量相同．
（4）①用彈簧測力計稱量塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋的質(zhì)量，往質(zhì)量小的鞋子里放一些細沙，使三者的質(zhì)量相等．
②用彈簧測力計分別鉤住塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋在水平面上勻速直線運動，分別記下滑動摩擦力F₁、F₂、F₃．
③壓力相等時，滑動摩擦力越大，接觸面越粗糙，防滑性能越好．
分析：（1）為了獲取摩擦力的大小，采用了轉(zhuǎn)換法，當(dāng)物體做勻速直線運動時，受平衡力，彈簧測力計的拉力與摩擦力相等．
（2）在拉動運動鞋時，很難讓鞋子保持勻速直線運動狀態(tài)，會導(dǎo)致了彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定；當(dāng)拉動防滑墊運動的過程中，鞋子保持靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡的條件知彈簧測力計的示數(shù)等于摩擦力的大�。�
（3）滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān)，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大；還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（4）比較不同鞋底的防滑性能實際上是比較接觸面的粗糙程度．比較接觸面粗糙程度，可以通過壓力相同時，比較滑動摩擦力大小來比較接觸面粗糙程度．
點評：在本實驗中，會有多個因素同時影響著摩擦力的大小，因此，從控制變量法的要求出發(fā)，應(yīng)盡可能多的考慮到各種因素，并保持這些因素不變，從而使所要探究的結(jié)果更有說服力．