Question

9．某物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的滑動摩擦力．實驗裝置如圖所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑塊通過輕繩繞過定滑輪，繩的另一端懸掛托盤．實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做．回答下列問題：
（1）為了測量滑塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是④．（填選項前的編號）
①滑塊的質量m₁   ②砝碼的總質量m₂   ③托盤質量m₃ ④托盤和砝碼的總質量m₄．
（2）滑塊的滑動摩擦力表達式為f=mg．（用已知或測量的物理量符號表示）
（3）該實驗存在一些不足之處，請你寫出其中的一點：難以控制滑塊恰好做勻速直線運動．對此提出改進措施：滑塊靜止，讓木板運動．

Answer 1

分析 當滑塊做勻速直線運動運動時，根據二力平衡的知識，此時滑塊受到的摩擦力等于繩子的拉力，即托盤和砝碼的總重力；實驗中由于砝碼的重力是不連續的，托盤和砝碼的總重力不一定恰好等于摩擦力的大小，因此不能控制滑塊一定做勻速直線運動．

解答 解：（1）實驗中沒有使用彈簧測力計，所以摩擦力的大小只能通過托盤和砝碼對繩子的拉力體現，拉力等于托盤和砝碼的總重力，因此需要測量托盤和砝碼的總質量m₄，故選④；
（2）滑塊所受摩擦力的大小等于托盤和砝碼的總重力，即f=G=mg；
（3）實驗的理論依據就是滑塊做勻速直線運動是受到的摩擦力和拉力是一對平衡力，它們的大小相等；
（4）實驗中要求滑塊做勻速直線運動，即托盤和砝碼總重力的大小等于摩擦力，由于砝碼的質量最小是5g，數值不是連續的，因此這一點很難做到．故應改為：滑塊靜止，讓木板運動，因為不論木板做什么運動，滑塊都靜止，受到的拉力和摩擦力總是一對平衡力．
故答案為：（1）④；（2）mg；（3）難以控制滑塊恰好做勻速直線運動；滑塊靜止，讓木板運動．

點評 本實驗根據物體受平衡力做勻速直線運動的原理測量摩擦力，存在一些不足，如果讓實驗更完美，可以把砝碼換成細沙，用天平測總質量計算總重力．