Question

20．如圖1是小宇“探究摩擦力大小與什么因素有關(guān)”的實驗操作過程，鐵塊和木塊的大小、形狀完全相同，木塊表面比鐵塊表面粗糙．實驗時，小宇用彈簧測力計拉動物體在水平放置的長木板上做勻速直線運動．
（1）將鐵塊置于水平木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉動，使其做勻速直線運動，這時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計拉力的大�。�比較甲、乙兩圖，可得到的結(jié)論是接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（2）實驗中，小宇將乙、丙兩圖中鐵塊和木塊疊放在一起的目的是使保證壓力大小相同，比較乙、丙兩圖可得出摩擦力的大小與接觸面粗糙程度有關(guān)．
（3）實驗時，小宇先在豎直方向上對彈簧測力計調(diào)零，然后用彈簧測力計拉動物體在水平放置的長木板上做勻速直線運動，則測出的摩擦力小于 （填“大于”、“等于”或“小于”）實際摩擦力．
（4）甲圖中物體運動的速度大小為v₁，乙圖中物體運動的速度大小為v₂，實驗過程中，關(guān)于v₁和v₂的大小，下列說法正確的是D．（選填字母）
A、v₁一定大于v₂     B、v₁一定小于v₂
C、v₁一定等于v₂     D、v₁可以大于、等于或小于v₂．
（5）實驗中，小宇發(fā)現(xiàn)實驗很難控制勻速直線運動，又改進(jìn)如圖2所示的實驗裝置．小桶內(nèi)裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運動．（輕繩與滑輪的摩擦不計）
A．滑塊的質(zhì)量m₁    B．小桶和沙子的總質(zhì)量m₂
滑塊受到的滑動摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符號表示）
（6）小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運動，受到的滑動摩擦力F₂=f₁．（選填：“＜”、“=”或“＞”）

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計拉動物體在水平放置的長木板上做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的知識可知，鐵塊受到的拉力和摩擦力大小相等；
分析甲、乙改變的量和控制的量，得出摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系；
（2）乙、丙兩圖中鐵塊和木塊疊放在一起，控制了壓力相同，通過比較彈簧測力計的示數(shù)得出結(jié)論；
（3）彈簧測力計在豎直方向上調(diào)零時，彈簧由于自身的重力作用，要比水平使用時彈簧的長度大，導(dǎo)致調(diào)零指針不指在零刻度；
（4）滑動摩擦力大小與物體運動速度無關(guān)，據(jù)此進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)二力平衡條件進(jìn)行分析，摩擦力等于物體的重力，根據(jù)公式G=mg得出表達(dá)式；
（6）影響滑動摩擦力的因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，據(jù)此分析解答．

解答 解：
（1）實驗中，需用測力計沿水平方向拉動木塊做勻速直線運動，這時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計拉力的大小；
甲、乙兩圖，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，彈簧測力計的示數(shù)也不同，可得到的結(jié)論是：接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（2）乙、丙兩圖中鐵塊和木塊疊放在一起，控制了壓力大小相同，與長木板的接觸面不同，粗糙程度不同，摩擦力大小不同，因此探究的是摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系；
（3）實驗時，小明先在豎直方向上對彈簧測力計調(diào)零，然后彈簧測力計要在水平方向上使用就要調(diào)零，因為在豎直方向上由于彈簧自身的重力彈簧比在水平方向上要伸長，也就是調(diào)零后的零刻度線在真實零刻度線的下方．彈簧測力計拉動物體在水平放置的長木板上做勻速直線運動時，讀取彈簧測力計的示數(shù)時，結(jié)果小于真實的摩擦力；
（4）滑動摩擦力大小與物體運動速度無關(guān)，所以甲、乙兩圖中的速度之間的關(guān)系是：v₁可以大于、等于或小于v₂，故選D；
（5）根據(jù)二力平衡可知，滑塊受到的滑動摩擦力等于小桶和沙子的總重力，則f₁=G₂=m₂g；
（6）小桶落地后，滑塊繼續(xù)向前運動，由于壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則滑塊所受滑動摩擦力不變，故f₁=f₂．
故答案為：（1）勻速直線；接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大；（2）保證壓力大小相同；接觸面粗糙程度；（3）小于；（4）D；（5）m₂g；（6）=．

點評 本題考查了“探究影響滑動摩擦力大小”實驗的實驗操作、實驗現(xiàn)象分析等，實驗中應(yīng)用了控制變量法，正確理解并熟練應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．