Question

在探究了影響滑動摩擦力大小的因素后，小明的學習小組想用所學的知識進一步探究各自運動鞋的鞋底的粗糙程度，同學們從家里帶來了洗干凈的運動鞋，喝過的礦泉水瓶，家里浴室里的防滑墊，探究時老師還提供一只彈簧測力計和適量水．
（1）同學們分析發現，探究中需要測量摩擦力的大小．測量時，同學們先將運動鞋放在水平桌面上的防滑墊上，然后用彈簧測力計沿水平方向拉運動鞋，使鞋做

勻速直線

運動，這樣做的目的是

運動鞋所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大小

．
（2）他們通過實驗發現，實驗時使鞋做這種運動比較困難，因此他們對實驗進行了改進，改成使彈簧測力計和鞋保持靜止，拉動鞋下的防滑墊進行測量（如圖所示）．改進后，防滑墊

不需要

（選填“需要”或“不需要”）勻速拉動，這是因為

彈簧測力計靜止不動，水平拉動防滑墊，不再要求一定勻速

．
（3）小明測出他的鞋滑動摩擦力最大，但同學們卻不認為小明的鞋一定是“防滑冠軍”，這是因為

沒有控制鞋子的質量相同

．
（4）若要判定誰的鞋是“防滑冠軍”，他們需要怎樣做？（簡要說明做法）

①用彈簧測力計稱量塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋的質量，往質量小的鞋子里放一些細沙，使三者的質量相等．
②用彈簧測力計分別鉤住塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋在水平面上勻速直線運動，分別記下滑動摩擦力F₁、F₂、F₃．
③壓力相等時，滑動摩擦力越大，接觸面越粗糙，防滑性能越好．

．

Answer 1

分析：（1）為了獲取摩擦力的大小，采用了轉換法，當物體做勻速直線運動時，受平衡力，彈簧測力計的拉力與摩擦力相等．
（2）在拉動運動鞋時，很難讓鞋子保持勻速直線運動狀態，會導致了彈簧測力計的示數不穩定；當拉動防滑墊運動的過程中，鞋子保持靜止狀態，根據二力平衡的條件知彈簧測力計的示數等于摩擦力的大小．
（3）滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大；還跟接觸面的粗糙程度有關，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（4）比較不同鞋底的防滑性能實際上是比較接觸面的粗糙程度．比較接觸面粗糙程度，可以通過壓力相同時，比較滑動摩擦力大小來比較接觸面粗糙程度．

解答：解：（1）實驗過程中為了得到摩擦力的大小采用了轉換法，即：沿水平方向拉動運動鞋做勻速直線運動，此時運動鞋受平衡力，所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大小．
故答案為：勻速直線；運動鞋所受滑動摩擦力等于彈簧測力計拉力的大小．
（2）采用如圖的設計因為無論防滑墊是否做勻速直線運動，鞋子都處于靜止狀態（即平衡狀態），這樣拉力等于摩擦力，而且無論拉防滑墊速度多少，摩擦力都一樣，不改變摩擦力大小，所以容易讀數．
故答案為：不需要；彈簧測力計靜止不動，水平拉動防滑墊，不再要求一定勻速．
（3）摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關，不同的鞋子的質量不同，對水平面的壓力不同，因此在研究鞋子防滑性能時，應該控制鞋子的質量相同．
故答案為：沒有控制鞋子的質量相同．
（4）①用彈簧測力計稱量塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋的質量，往質量小的鞋子里放一些細沙，使三者的質量相等．
②用彈簧測力計分別鉤住塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋在水平面上勻速直線運動，分別記下滑動摩擦力F₁、F₂、F₃．
③壓力相等時，滑動摩擦力越大，接觸面越粗糙，防滑性能越好．

點評：在本實驗中，會有多個因素同時影響著摩擦力的大小，因此，從控制變量法的要求出發，應盡可能多的考慮到各種因素，并保持這些因素不變，從而使所要探究的結果更有說服力．