Question

3．小明用如圖所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關．
（1）實驗時，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動．這樣做的目的是使拉力大小等于摩擦力大小，實驗時，小明記錄的部分數據如下表所示．

序號	木塊放置 情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計 示數/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上鋪棉布	6	1.8
5	平放	木板上鋪毛巾	6	3.0

（2）分析序號1、2、3三組數據可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關．滑動摩擦力f大小與接觸面所受壓力F大小的關系式是f=0.2F．
（3）分析序號1，4，5三組數據可知：滑動摩擦力的大小還與接觸面的粗糙程度有關．
（4）小明在實驗時還發現：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計示數會變化．他請教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時間的變化情況．若某次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖所示，其中0～4s木塊處于靜止狀態．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，則木塊所處的運動狀態是靜止或勻速直線運動．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計拉動木塊時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力，根據二力平衡條件，木塊一定進行勻速直線運動；
（2）要探究滑動摩擦力大小與壓力的關系，需保持接觸面的粗糙程度相同，結合表格中數據進行分析即可；
（3）根據控制變量法的要求分析表中實驗序號為1、4、5的實驗數據，根據實驗控制的變量與實驗現象進行分析，得出實驗結論．
（4）分析圖示圖示，根據圖示圖象求摩擦力、判斷運動狀態．

解答 解：
（1）在實驗中彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動，根據二力平衡知識，此時拉力大小與摩擦力相等；
（2）1、2、3組實驗數據，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，可得滑動摩擦力大小與壓力大小有關；
由數據知，壓力增大幾倍，滑動摩擦力便增大為原來的幾倍，所以摩擦力與壓力成正比；
設f=kF
當F=6N時，f=1.2N，代入數據得：
1.2N=k×6N
解得：k=0.2，
所以關系式為：f=0.2F；
（3）由表中實驗序號為1、4、5三組數據可知，物體間的壓力相同而接觸面的粗糙程度不同，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，由此可得：在壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）由圖示圖象可知，要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊．如果實驗過程中木塊所受的拉力恰好是2N，木塊所處的狀態可能是靜止或勻速直線運動．
故答案為：（1）水平；勻速直線；使拉力大小等于摩擦力大小；（2）1、2、3；f=0.2F；（3）接觸面的粗糙程度；（4）2.3；靜止或勻速直線運動．

點評 此題是探究影響滑動摩擦力的因素，主要考查了對二力平衡條件的應用及控制變量法；在此實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運動，要研究滑動摩擦力與一個量的關系，需要控制另一個量不變．