Question

5．小明用如圖1所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．

（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和摩擦力成為一對平衡力．

序號	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計示數(shù)/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）實驗時，小明記錄的部分數(shù)據(jù)如表所示．
a．分析序號1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān)．滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F．
b．如要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號為1、4、5三組數(shù)據(jù)進行分析．
（3）小明在實驗時還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數(shù)，且示數(shù)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2所示，其中0～4s木塊處于靜止狀態(tài)．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，則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是C．
A．靜止                                   B．勻速直線運動
C．靜止或勻速直線運動           D．條件不足，無法判斷．

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(jù)二力平衡條件，要沿水平方向拉動木塊做勻速直線運動；
（2）a、要探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系，需保持接觸面的粗糙程度相同，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)進行分析即可；
b、要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需保持壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同；
（3）由圖可知要使木塊由靜止開始運動，至少要用多大的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，有兩種可能：①還沒拉動，②拉動后勻速運動．

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(jù)二力平衡知識，此時拉力大小與摩擦力相等；
（2）a、1、2、3組實驗數(shù)據(jù)，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(guān)；
由數(shù)據(jù)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(shè)f=kF
當F=6N時，f=1.2N，代入數(shù)據(jù)得：
1.2N=k×6N
解得：k=0.2
所以關(guān)系式為：f=0.2F；
b、1、4、5三組實驗，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可以探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）當木塊做勻速直線運動時，在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡的知識可知，這兩個大小相等，方向相反，其中0～4s木塊處于靜止狀態(tài)，彈簧測力計示數(shù)2.3N，即拉力2.3N；
根據(jù)圖象所示信息，如果實驗時木塊所受的拉力是2N，可能靜止（還沒拉動）、可能勻速運動，故C正確，故選C．
故答案為：（1）水平；勻速直線；使拉力和摩擦力成為一對平衡力；（2）1、2、3；f=0.2F；1、4、5；（3）2.3；C．

點評 此題是探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗，考查了根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力，特別注意控制變量法的應(yīng)用．