Question

一位同學在學習了滑動摩擦力之后，認為滑動摩擦力的大小可能與兩物體接觸面積的大小有關，于是他通過實驗探究這個問題．
（1）為完成實驗，需要自己制做木塊，他制做的木塊應是下列選項中的

B

．
A．各面粗糙程度相同的正方體     B．各面粗糙程度相同．長寬高各不相同的長方體
C．各面粗糙程度不同的正方體     D．各面粗糙程度不相同，長寬高各不相同的長方體
（2）本實驗中，該同學設計了兩種實驗方案：
方案一：木板水平固定，通過彈簧測力計水平拉動木塊，如圖（甲）所示．
方案二：木塊與彈簧測力計相連，彈簧測力計水平固定，通過細繩水平拉動木板．如圖（乙）所示．

①上述兩種方案中，你認為更合理的是

方案二

（填“方案一”或“方案二”）理由是：

甲中物體在彈簧測力計作用下很難控制它一直做勻速直線運動、乙中彈簧測力計靜止時讀數更準確

；
②實驗中我們根據彈簧測力計的讀數就可以測出滑動摩擦力大小，其運用的原理是：

二力平衡

．
（3）在上述實驗的基礎之上，該同學又想起物體所受滑動摩擦力大小與壓力大小成正比，即f=μN（f表示摩擦力、N表示壓力、μ為動摩擦因數即正比例系數）；為了用彈簧測力計測定兩木塊A和B間的動摩擦因數μ，該同學使用了如圖（丙）所示的實驗方案．若A和B的重力分別為100N和150N，當甲中A被拉動時，彈簧測力計a示數為60N，b示數為110N，則A、B間的動摩擦因數為

0.4

，彈簧測力計a、b示數不相等的原因為

地面對A有向左的摩擦力

．

Answer 1

分析：（1）根據控制變量法的要求，此實驗要求保持壓力和接觸面的粗糙程度不變，據此可判斷各選項是否符合實驗要求；
（2）實驗中我們是根據拉力與摩擦力是一對平衡力的原理，才通過測力計讀出摩擦力大小的，因此，在操作時要保持物體做勻速直線運動，這也是實驗操作中較難保持的地方，方案二的改進則很好地解決了這一問題；
（3）根據公式f=μN可對動摩擦因數進行計算，但關鍵是要分析出摩擦力f的大小．

解答：解：（1）在探究摩擦力大小與接觸面積大小的關系，必須要保證壓力與接觸面的粗糙程度不變，只改變接觸面積的大小，因此，只有選項B符合題意；
（2）①比較兩種實驗方案的操作過程可以看出，甲中物體在彈簧測力計作用下很難控制它一直做勻速直線運動，而乙中拉動的是木板，彈簧測力計與木塊相對靜止，此時讀數更準確．
②通過彈簧測力計的示數得出摩擦力的大小，這是利用了二力平衡的原理；
（3）由題意可知，兩物體接觸面受到的壓力等于B的重力，即N=150N，彈簧測力計a的示數等于兩物體接觸面間摩擦力的大小，即f=60N．由公式f=μN得，μ=

f

N

=

60N

150N

=0.4．由于A受到B的摩擦力與地面的摩擦力作用，彈簧測力計b的示數等于兩個摩擦力的合力，而彈簧測力計的示數等于A與B間的摩擦力，因此a、b示數不相等．
故答案為：（1）B；（2）方案二；甲中物體在彈簧測力計作用下很難控制它一直做勻速直線運動、乙中彈簧測力計靜止時讀數更準確；二力平衡．（3）0.4；地面對A有向左的摩擦力．

點評：通過此實驗主要考查了對科學探究實驗過程的熟悉、對控制變量法的運用以及對實驗操作過程的合理改進等．在對動摩擦因數的計算中，要依據題目中所提供的信息，在理解的基礎上進行活學活用，在這里關鍵是要分析出f與N的大小．