Question

如圖所示為“研究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗裝置，長木塊A重為10N，每個砝碼重5N．小明同學用彈簧測力計拉木塊，先使木塊做勻速直線運動，然后在木塊逐漸添加砝碼，仍使物體做勻速直線運動．得到實驗數據如下表：

實 驗 次 數	壓 力 N/N	彈簧測力計拉力F/N	滑動摩擦力 f/N
1	10	2.0	2.0
2	______	3.0	3.0
3	20	4.0	______

（1）請完成表格中數據的填寫．
（2）根據上述實驗，并分析實驗數據，可得到的結論是：______
（3）為了探究滑動摩擦力是否跟接觸面的面積有關，可在上述實驗基礎上再增加一個步驟，寫出你設計的這一實驗步驟______．
（4）為了驗證摩擦力還跟接觸面的粗糙程度有關，實驗尚需增加的器材為______．

Answer 1

解：（1）接觸面的粗糙程度相同，摩擦力與壓力成正比．
①=，所以=，解得F_壓力2=15N；
②根據二力平衡的條件知：f₃=F₃=4.0N．
（2）由表格數據知：接觸面粗糙程度一定時，隨著壓力的變大，測力計的示數也變大，即摩擦力也變大．可得結論：當接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）為了探究滑動摩擦力是否跟接觸面的面積有關，可將木塊側放（或豎放）在水平面上，用彈簧測力計拉動木塊，使之在水平面上做勻速直線運動，比較摩擦力的大小與接觸面積的關系．
（4）為了驗證摩擦力還跟接觸面的粗糙程度有關，需要控制壓力的大小相同，改變接觸面的粗糙程度，所以除了木塊和測力計外還需毛巾或棉布，用彈簧測力計拉木塊在桌面上做勻速直線運動，再將毛巾或棉布鋪在桌面上，用彈簧測力計拉木塊在毛巾或棉布上做勻速直線運動，比較摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系．
故答案為：（1）

實 驗 次 數	壓 力 N/N	彈簧測力計拉力F/N	滑動摩擦力 f/N
1	10	2.0	2.0
2	15	3.0	3.0
3	20	4.0	4.0

．
（2）當接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）將木塊側放（或豎放）在水平面上，用彈簧測力計拉動木塊，使之在水平面上做勻速直線運動．
（4）毛巾和棉布．
分析：（1）滑動摩擦力的大小與壓力的大小及接觸面的粗糙程度有關．接觸面的粗糙程度相同，摩擦力與壓力成正比．
在“研究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗時，用彈簧測力計拉木塊，使木塊做勻速直線運動，所以拉力與摩擦力是一對平衡力，根據二力平衡的條件知摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數．
（2）根據影響摩擦力大小的兩個因素，結合控制變量法，可對已知變量和控制量進行分析；
（3）利用控制變量法，為了探究滑動摩擦力是否跟接觸面的面積有關，需控制壓力的大小及接觸面的粗糙程度相同，改變接觸面積的大小進行實驗．
（4）要探究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系，需要控制壓力的大小相同，改變接觸面的粗糙程度進行實驗．
點評：本實驗是初中物理中較為典型的探究實驗之一，主要運用了轉換法和控制變量的研究方法，這是實驗成功的基礎，也是我們應該熟練掌握的實驗技能．同時，二力平衡條件的運用、對實驗結論的正確分析，也是我們應該從這類實驗題中應該學到的．