Question

【題目】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．實驗裝置如圖甲所示，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（不計繩與滑輪間的摩擦），繩的另一端懸掛托盤．實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運動．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________．（填選項前的編號）①木板的質量m1，②滑塊的質量m2，③砝碼的質量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=________．（用已知或測量的物理量符號表示）

（3）該實驗的理論依據是：________．

（4）該實驗存在一些不足之處，請你寫出其中的一點：________．

（5）為了避免該實驗的不足，小剛改為向左水平拉動木板，同時把砝碼和托盤換為彈簧測力計（已在豎直方向調零）且固定（如圖乙所示）與滑塊相連的線系在彈簧測力計的圓環上，此時，滑塊受到的滑動摩擦力的方向是________ ，用這種方法測出的摩擦力將比真實值________（偏大/偏小/不變）．

（6）小剛在改正了乙圖裝置的情況下，正確的測出了滑動摩擦力的值，并改變放在滑塊上的砝碼，通過多次實驗得到摩擦力f與作用在木板表面的壓力F壓的關系圖象如丙圖所示；把木板換成鐵板，再改變放在滑塊上的砝碼，重復以上實驗得到了得到摩擦力f與作用在鐵板表面的壓力F壓的關系圖象如丁圖所示．由圖丙、丁可知：木板的粗糙程比鐵板________（大/小/無法確定），當滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為 ________N．

Answer 1

【答案】 ④ m4g 二力平衡 不能控制勻速 （砝碼質量或形成的拉力不連續） 水平向左 偏小 小 2N

【解析】（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④托盤和砝碼的總質量m；
（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，由于砝碼的質量不是連續的，因此這一點很難做到；
（5）長木板向左運動，木塊相對長木板向右運動，因此受到水平向左的摩擦力；由圖乙可知，滑塊受到的摩擦力等于受到向右的拉力和彈簧測力計的重力之和f=F+G彈，即F=f-G彈，所以用這種方法測出的摩擦力將比真實值偏小；
（6）由丙圖可知，當壓力為6N時，木塊在木板受到的摩擦力為2N，由丁圖可知，當壓力為6N時，木塊在鐵板上受到的摩擦力為3N，可知：木板的粗糙程比鐵板小；由丙圖可知，當滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為2N．
故答案為：（1）④；（2）mg；（3）二力平衡；（4）難以控制滑塊恰好做勻速直線運動；（5）水平向左；偏小；（6）小；2．