探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素

[實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

1. 實(shí)驗(yàn)前彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在水平方向調(diào)零。

2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證木塊始終做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，只有這樣彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于滑動(dòng)摩擦力的大小?？梢酝ㄟ^(guò)緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，并且盡量保持拉動(dòng)的速度穩(wěn)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3. 在改變接觸面的粗糙程度或壓力的大小時(shí)，要確保其他條件不變，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖表，可直觀地展示滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力的大小之間的關(guān)系。

[實(shí)驗(yàn)拓展]

本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是拉動(dòng)木塊使其做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)很難保證木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)很難穩(wěn)定，不便讀數(shù)。因此，需要對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。此時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定且始終等于木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法相比，操作更方便。

[能力提升]

例1 如圖2，在探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，小甜用彈簧測(cè)力計(jì)拉同一木塊運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行了三次正確的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)情景如圖甲、乙、丙所示。

（1）實(shí)驗(yàn)中需要用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊在水平木板上做 運(yùn)動(dòng)。

（2）在如圖甲、乙、丙中，分別用不同大小的拉力拉著物塊A勻速前進(jìn)。對(duì)比甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：接觸面的粗糙程度一定時(shí)， " " " " " " 。圖甲中物體運(yùn)動(dòng)的速度大小為v1，圖乙中物體運(yùn)動(dòng)的速度大小為v2，若想探究f與壓力的關(guān)系，則v1和v2的大小關(guān)系是 （填字母）。

A. v1一定大于v2" " " " " " B. v1一定小于v2

C. v1一定等于v2" " " " D. v1可以大于、等于或小于v2

（3）在圖乙實(shí)驗(yàn)中，木塊受到的滑動(dòng)摩擦力是 N，此時(shí)木塊上的砝碼受到的摩擦力是 N。

（4）大量實(shí)驗(yàn)證明：在接觸面的粗糙程度相同時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小成正比。在丙圖中物塊A上疊放一塊與A相同的物塊B（A、B各表面粗糙程度相同），用彈簧測(cè)力計(jì)拉著物塊A，使物塊B隨A一起勻速前進(jìn)（如圖丁所示）。此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F4，則F4 = N。將B取下，改用一推力水平勻速推動(dòng)A、B一起前進(jìn)（如圖戊所示），則推力F5 = N。

（5）某實(shí)驗(yàn)小組提出：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不容易穩(wěn)定，可能的原因是 。

A. 木板的粗糙程度不均勻" " B. 木板的長(zhǎng)度太長(zhǎng)

C. 木塊的速度是變化的" " " D. 木塊與木板的接觸面積太大

答案：（1）勻速直線(xiàn) （2）壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大 D （3）3.2 0 （4）6 6 （5）A

[綜合實(shí)踐]

例2 用卷筆刀削鉛筆時(shí)，鉛筆與卷筆刀刀片之間的滑動(dòng)摩擦力使鉛筆的木質(zhì)部分被削去，露出筆芯。摩擦力的大小會(huì)影響削鉛筆的速度和效果，如果摩擦力過(guò)小，可能削不干凈；如果摩擦力過(guò)大，可能會(huì)削斷筆芯。為了研究滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，小明在老師的指導(dǎo)下做了一系列實(shí)驗(yàn)。以下是部分實(shí)驗(yàn)步驟：

第一次：把木塊放在長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，使木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（如圖甲），讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并記入表1中。

第二次：把木塊放在鋪有棉布的長(zhǎng)木板上，用同樣的方法拉木塊（如圖乙），記下相應(yīng)示數(shù)。

第三次：把木塊放在毛巾上，用同樣的方法拉木塊（如圖丙），記下相應(yīng)示數(shù)。

第四次：把兩個(gè)相同木塊疊在一起放在長(zhǎng)木板上，再用同樣的方法拉木塊（如圖丁），記下相應(yīng)示數(shù)。

第五次：把三個(gè)相同木塊疊在一起放在長(zhǎng)木板上，再用同樣的方法拉木塊（如圖戊），記下相應(yīng)示數(shù)。

（1）若已知每個(gè)木塊的質(zhì)量為0.2 kg，請(qǐng)你幫助小明填全表1內(nèi)的數(shù)據(jù)。

（2）比較1、2、3三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)摩擦力的大小與 有關(guān)。

（3）比較 三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出木塊在木板上受到的摩擦力f與木塊對(duì)木板的壓力F壓之間的關(guān)系式是：f = 。

（4）小華發(fā)現(xiàn)利用上述結(jié)論可以制成密度計(jì)，首先用質(zhì)量不計(jì)的雙面膠帶把玻璃杯粘在第一次實(shí)驗(yàn)中的木塊上方，在玻璃杯中分別裝滿(mǎn)四種不同液體，用彈簧測(cè)力計(jì)水平勻速拉動(dòng)木塊（如圖己），測(cè)出相應(yīng)的測(cè)力計(jì)示數(shù)，記錄在表2中。

若向杯中倒入可樂(lè)實(shí)驗(yàn)時(shí)忘加滿(mǎn)，則測(cè)量的密度 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。

（5）若汽油的密度為0.7 g/cm3，根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可以推算玻璃杯的重力是 " N，醬油的密度是 g/cm3。

答案：（1）5.0 2 （2）接觸面粗糙程度 （3）1、4、5 0.5F壓 （4）偏小 （5）2" " 1.4

（作者單位：江蘇省阜寧縣明達(dá)初級(jí)中學(xué)）