Question

8．某物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的滑動(dòng)摩擦力．實(shí)驗(yàn)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(guò)輕繩繞過(guò)定滑輪（不計(jì)繩與滑輪間的摩擦），繩的另一端懸掛托盤(pán)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)．回答下列問(wèn)題：
（1）為了測(cè)量滑塊的滑動(dòng)摩擦力，需要測(cè)量的物理量是④．（填選項(xiàng)前的編號(hào)）
①木板的質(zhì)量m₁，②滑塊的質(zhì)量m₂，③砝碼的質(zhì)量m₃，④托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m₄．
（2）滑塊的滑動(dòng)摩擦力表達(dá)式為f=mg．（用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示）
（3）該實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是：二力平衡．
（4）該實(shí)驗(yàn)存在一些不足之處，請(qǐng)你寫(xiě)出其中的一點(diǎn)：難以控制滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（5）為了避免該實(shí)驗(yàn)的不足，小剛改為向左水平拉動(dòng)木板，同時(shí)把砝碼和托盤(pán)換為彈簧測(cè)力計(jì)且固定（如圖乙所示），來(lái)測(cè)滑塊的滑動(dòng)摩擦力，滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力的方向是水平向左，用這種方法測(cè)出的摩擦力將比真實(shí)值偏小（選填“偏大”“偏小”或“偏大或偏小都有可能”）
（6）小剛在改正了乙圖裝置的情況下，正確的測(cè)出了滑動(dòng)摩擦力的值，并改變放在滑塊上的砝碼，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到摩擦力F_摩與作用在木板表面的壓力F_壓的關(guān)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(fù)以上實(shí)驗(yàn)得到了得到摩擦力F_摩與作用在鐵板表面的壓力F_壓的關(guān)系圖象如丁圖所示．由圖丙、丁可知：木板的粗糙程比鐵板�。ㄟx填“大”“小”或“無(wú)法確定”），當(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時(shí)，木塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力為2N．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）當(dāng)滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，此時(shí)滑塊受到的摩擦力等于繩子的拉力，即托盤(pán)和砝碼的總重力；
（4）實(shí)驗(yàn)中由于砝碼的重力是不連續(xù)的，托盤(pán)和砝碼的總重力不一定恰好等于摩擦力的大小，因此不能控制滑塊一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（5）摩擦力的方向和物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反；彈簧測(cè)力計(jì)本身具有重力，據(jù)此進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)圖象中壓力和摩擦力的數(shù)據(jù)，找出其關(guān)系，再進(jìn)一步判斷當(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時(shí)，木塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有使用彈簧測(cè)力計(jì)，所以摩擦力的大小只能通過(guò)托盤(pán)和砝碼對(duì)繩子的拉力體現(xiàn)，拉力等于托盤(pán)和砝碼的總重力，因此需要測(cè)量④托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m；
（2）滑塊所受摩擦力的大小等于托盤(pán)和砝碼的總重力，即f=G=mg；
（3）實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)就是滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)是受到的摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力，它們的大小相等；
（4）實(shí)驗(yàn)中要求滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即托盤(pán)和砝碼總重力的大小等于摩擦力，由于砝碼的質(zhì)量不是連續(xù)的，因此這一點(diǎn)很難做到；
（5）長(zhǎng)木板向左運(yùn)動(dòng)，木塊相對(duì)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)，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(cè)力計(jì)的重力之和f=F+G_彈，即F=f-G_彈，所以用這種方法測(cè)出的摩擦力將比真實(shí)值偏��；
（6）由丙圖可知，當(dāng)壓力為6N時(shí)，木塊在木板受到的摩擦力為2N，由丁圖可知，當(dāng)壓力為6N時(shí)，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(dāng)滑塊與砝碼的總重力為6N時(shí)，木塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)；（5）水平向左；偏��；（6）小；2．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)物體受平衡力做勻速直線運(yùn)動(dòng)的原理測(cè)量摩擦力，存在一些不足，如果讓實(shí)驗(yàn)更完美，可以把砝碼換成細(xì)沙，用天平測(cè)總質(zhì)量計(jì)算總重力．同時(shí)考查了運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性．