Question

如圖所示是小明 “探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)。銅塊和木塊的大小和形狀完全相同。在實(shí)驗(yàn)前，小明提出了以下幾種猜想：


猜想一：滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)
猜想二：滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
猜想三：滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小有關(guān)
（1）實(shí)驗(yàn)時彈簧測力計(jì)拉著物體沿水平方向做             運(yùn)動，此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為物體所受滑動摩擦力的大小，這樣做的依據(jù)是：__________。
（2）比較甲、乙兩圖，可得到的結(jié)論是                               。
（3）圖乙、丙中銅塊和木塊疊在一起的目的是使              相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與＿＿＿＿＿＿＿有關(guān)。
（4）要“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小是否有關(guān)”，小明將木塊和銅塊做為一個整體豎著放置在長木板上，如丁圖，測出滑動摩擦力的大小并與乙比較。你認(rèn)為他的探究方案中存在的主要缺陷是：_____________________________。
（5）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究猜想二，又設(shè)計(jì)了如下方案：
①用彈簧測力計(jì)測出銅塊和木塊的重力大小分別為和；
②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長木板上測出滑動摩擦力大小分別為和；

③比較和的大小關(guān)系，獲得結(jié)論。（提示：此時物塊對木板的壓力大小即為重力大小。）
老師肯定了小明的方案，因?yàn)椋?br />（Ⅰ）路程與時間的比值即單位時間內(nèi)物體通過的路程，反映了物體運(yùn)動的快慢；同樣道理，滑動摩擦力與壓力的比值即___________下的滑動摩擦力，反映了________________。
（Ⅱ）我們學(xué)過的利用比值法定義的物理量還有___________。
（6）在全班交流環(huán)節(jié)中，同班的小華在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)：在物體還沒有被拉動的情況下，彈簧測力計(jì)仍然有示數(shù)，且示數(shù)逐漸增大，直到拉動物體為止。就小華觀察到的現(xiàn)象，請你提出一個有價值且可探究的問題__________________________________。（該空2分）
（7）課后，班級創(chuàng)新小組的同學(xué)們設(shè)計(jì)出如圖所示的裝置測滑動摩擦力，桌面上的滑塊A通過輕繩繞過滑輪，繩的另一端懸掛一只一次性塑料杯子。測量時，向塑料杯中加適量水（當(dāng)需加少量水時可改用膠頭滴管），使滑塊A做勻速直線運(yùn)動。將一次性杯中的水全部倒入量杯中，讀出量杯中水的體積250ml，則滑塊A受到的摩擦力f=_____N；實(shí)驗(yàn)中選擇一次性塑料杯子的原因是：_____________；與課本中的裝置比較后，請具體指出利用該裝置的優(yōu)點(diǎn)是____________________。（該空2分）

Answer 1

（1）勻速直線運(yùn)動 二力平衡 
（2）接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大 
（3）壓力 接觸面的粗糙程度有關(guān) 
（4）沒有控制接觸面的粗糙程度相同
（5）單位壓力 接觸面的粗糙程度 密度
（6）靜摩擦力的大小是否與拉力的大小有關(guān)？
（評分說明：本空共2分。以“為什么……”的形式提問只得1分，如“在拉力作用下物體為什么不滑動”）
（7）2.5 質(zhì)量小（或密度小或重力可忽略不計(jì)等表述都可以）  易于較準(zhǔn)確地控制物體做勻速直線運(yùn)動或用量杯替代運(yùn)動中的彈簧測力計(jì)方便讀數(shù)（評分說明：若只答“方便讀數(shù)”或“易于操作”只得1分，要求通過比較，具體指出優(yōu)點(diǎn)）

試題分析：（1）只有當(dāng)二力平衡時拉力與摩擦力才相等，所以要求此時要做勻速直線運(yùn)動；
（2）根據(jù)控制變量法，甲乙兩圖中接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，因此可得出結(jié)論：接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大；；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
（4）丁圖中，將物塊側(cè)放，雖然壓力相同，但沒有控制接觸面的粗糙程度相同，所以結(jié)論沒有說服力；
（5）分析小明所設(shè)計(jì)的方案可知，這是一種通過比值法來進(jìn)行的比較，因此，由題意知：滑動摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度．類似利用比值法來定義的物理量還有密度、壓強(qiáng)、功率等；
（6）在物體有了相對運(yùn)動的趨勢時所產(chǎn)生的摩擦力稱為靜摩擦力，我們可以研究靜摩擦力的大小與拉力大小的關(guān)系；
（7）圖中杯和水的重力就等于對物體A的拉力，就等于物體與桌面的摩擦力，在不計(jì)杯重時，f=F=G=mg=ρVg=1.0×10³kg/m³×250×10^-6m³×10N/kg=2.5N．
實(shí)驗(yàn)中紙杯的質(zhì)量小，可忽略不計(jì)，計(jì)算拉力時更方便；
同時，利用滑輪可較好地控制物體做勻速直線運(yùn)動，也可以省去使用彈簧測力計(jì)，克服測量不準(zhǔn)的缺點(diǎn)．
點(diǎn)評：此題從一個實(shí)驗(yàn)入手，考查了多個知識點(diǎn)，包括控制變量法的運(yùn)用、二力平衡的運(yùn)用、比值定義法的理解、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與設(shè)計(jì)等，其中最后幾個問題有一定的難度，綜合性較強(qiáng)．