Question

【題目】如圖甲所示，小華同學用彈簧測力計拉著運動鞋在橡膠墊上沿水平方向運動，測量滑動摩擦力的大小，并探究影響滑動摩擦力大小的因素。

(1)她必須拉著運動鞋在水平方向做_______運動，才能準確地測量出滑動摩擦力的大小，若此時的測量結果如圖甲所示，則運動鞋所受的滑動摩擦力為_______N。

(2)小華采用向鞋里放置重物、更換桌面上墊片的材料、改變鞋的運動速度等方法，進一步探究影響滑動摩擦力大小的因素，并收集有關數據如下：

實驗次數	墊片材料	放置重物的個數	運動速度/m·s-1	彈簧測力計的示數/N
1	橡膠墊	0	0.1
2	橡膠墊	1	0.1	3.0
3	毛巾	2	0.2	3.2
4	毛巾	3	0.3	3.4

①分析以上實驗數據可知，在接觸面的粗糙程度相同時，_______越大，滑動摩擦力越大。

②小華發現第 3、4 兩次的實驗測得的滑動摩擦力都比第 1、2 兩次的大，她認為這是因為毛巾表面比橡膠墊粗糙導致的，你認為這個結論是_______的（選填“可靠”或“不可靠”），理由是_______。

③根據以上實驗數據_______（選填“能”或“不能”）得出滑動摩擦力的大小與物體的運動速度有關的結論。

(3)小華在實驗中發現很難保持好運動鞋運動的速度，于是她又設計了如圖乙所示的實驗， 只需緩慢抽出墊片，當運動鞋相對彈簧測力計_______（選填“運動”或"靜止”）時，讀取彈簧測力計的示數，測得滑動摩擦力的大小是_______（選填“不變”或“變化”）的。

(4)小華查詢了相關資料，發現了一種改進測量摩擦力的設計方案，如圖丙所示，請你對此方案進行評價，寫出一點即可。（提示：C 為彈簧測力計，D 為小型電動機，E 為定滑輪。）_______。

Answer 1

【答案】勻速直線 2.8 壓力 不可靠 未控制放置重物的個數和運行速度一定 不能 靜止 不變 可以確保摩擦力方向和繩子拉力方向始終在同一直線上示數穩定便于讀數。

【解析】

(1)[1]實驗過程中為了得到摩擦力的大小采用了轉換法，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，根據二力平衡可知，運動鞋所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大小。

[2]圖甲中，彈簧測力計的分度值為0.1N，示數為2.8N。

(2)[3]由表格1、2或3、4兩次數據可知，在接觸面的粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。

[4][5]要探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關系，應該控制壓力和運動速度相同，改變接觸面粗糙程度，比較彈簧測力計示數的大小；從表格數據可知，第 3、4 兩次的實驗數據和第 1、2 兩次實驗數據，沒有控制壓力和運動速度相同，所以得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關的結論是不可靠的。

[6]要探究滑動摩擦力的大小與物體的運動速度的關系，應該控制壓力和接觸面粗糙程度相同，改變物體運動速度大小，比較彈簧測力計示數的大小；實驗表格中沒有體現出壓力和接觸面粗糙程度相同，物體運動速度不同的數據，所以不能得出滑動摩擦力的大小與物體的運動速度有關的結論。

(3)[7]如圖乙，由題意，運動鞋相對彈簧測力計靜止時，運動鞋在水平方向上，處于平衡狀態，受平衡力，運動鞋受到水平向左的滑動摩擦力和水平向右的彈簧測力計的拉力，這兩個力是一對平衡力，根據平衡力條件，這兩個力大小相等，所以通過讀取彈簧測力計的示數，可以測得運動鞋受到墊片的滑動摩擦力的大小。

[8]滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面粗糙程度有關，因為壓力和接觸面粗糙程度不變，所以滑動摩擦力大小不變。

(4)[9]可以確保摩擦力方向和繩子拉力方向始終在同一直線上，定滑輪改變繩子拉力的方向，使彈簧測力計處于豎直狀態，彈簧測力計穩定便于讀數。