Question

13．小明和小華用如圖甲所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將木塊放在一水平木板上，沿水平方向拉動(dòng)木塊，使木塊在長(zhǎng)木板上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．改變木塊對(duì)木板的壓力分別測(cè)出每次的滑動(dòng)摩擦力f，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
壓力F/N	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
滑動(dòng)摩擦力f/N	0.6	0.8	1.2	1.5	1.9	2.1

（2）根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上畫(huà)出滑動(dòng)摩擦力f與壓力F的關(guān)系圖象．
（3）滑動(dòng)摩擦力f的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.3F．
（4）理論上，該實(shí)驗(yàn)次數(shù)越多越好，其好處是數(shù)據(jù)越多，得到的兩者關(guān)系越趨近實(shí)際的關(guān)系．
（5）小華在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：開(kāi)始拉動(dòng)靜止的木塊直到木塊勻速滑動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化．并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了F-t圖象．如圖乙所示．其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．由圖象可知：要使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊，通過(guò)請(qǐng)教老師后知道這是物體間的最大靜摩擦力；如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中木塊所受的拉力是2N，則下列對(duì)木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是C．
A．靜止    B．勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)    C．靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
（6）小明猜想：物體間的靜摩擦力最大值與物體間的壓力有關(guān)，壓力越大，靜摩擦力的最大值就越大．
請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證小明的猜想是否正確．
實(shí)驗(yàn)器材：木塊一個(gè)，砝碼若干，彈簧測(cè)力計(jì)．（補(bǔ)充所缺器材）
簡(jiǎn)要做法：將木塊放在水平的木板上，改變木塊對(duì)木板的壓力，分別測(cè)出使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的測(cè)力計(jì)的示數(shù)即物體間的最大靜摩擦力．如何判斷：比較測(cè)力計(jì)的示數(shù)與壓力的數(shù)據(jù)，如測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨壓力的變化而變化，則說(shuō)明物體間的最大靜摩擦力與壓力有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）木塊只有在做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到彈簧測(cè)力計(jì)的拉力才等于受到的摩擦力；
（2）描點(diǎn)法繪制圖象注意橫縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的物理量；
（3）從數(shù)據(jù)上看，接觸面粗糙程度一定時(shí)，壓力越大，受到的摩擦力越大，且成正比關(guān)系；
（4）實(shí)驗(yàn)次數(shù)越多，誤差越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)論越準(zhǔn)確．
（5）分析圖乙拉力的變化與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，開(kāi)始與做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程均屬于平衡狀態(tài)，拉力都等于摩擦力；
（6）要探究靜摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需使接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，實(shí)驗(yàn)中要利用二力平衡條件用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量摩擦力的大�。�

解答 解：
（1）用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊時(shí)，木塊受到拉力和摩擦力的作用，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，木塊只有做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)拉力才等于摩擦力；
（2）用描點(diǎn)法繪制圖象，橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)壓力大小，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)摩擦力大小如下圖；
；
（3）從圖象上看出，這是個(gè)正比例函數(shù)圖象，在接觸面的粗糙程度一定時(shí)，摩擦力的大小與壓力的大小成正比，且滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小的比值大約等于0.3，則滑動(dòng)摩擦力f的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是：f=0.3F；
（4）實(shí)驗(yàn)的目的是為了得出正確的結(jié)論，多次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論越真實(shí)；
（5）由圖乙知，最大靜摩擦力為2.3N，所以要使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；
且物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力大小始終等于2N，說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力等于2.0N；
所以當(dāng)拉力等于2.0N時(shí)，物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C正確；
（6）要探究靜摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需改變壓力大小，使接觸面的粗糙程度不變，利用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向慢慢拉動(dòng)木塊，當(dāng)其剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)，便等于最大靜摩擦力的大�。�比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)和壓力的變化情況得出結(jié)果．
故答案為：（1）勻速直線(xiàn)；
（2）見(jiàn)上圖；
（3）f=0.3F；
（4）數(shù)據(jù)越多，得到的兩者關(guān)系越趨近實(shí)際的關(guān)系；
（5）2.3；C；
（6）彈簧測(cè)力計(jì)；
簡(jiǎn)要做法：將木塊放在水平的木板上，改變木塊對(duì)木板的壓力，分別測(cè)出使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的測(cè)力計(jì)的示數(shù)即物體間的最大靜摩擦力．
如何判斷：比較測(cè)力計(jì)的示數(shù)與壓力的數(shù)據(jù)，如測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨壓力的變化而變化，則說(shuō)明物體間的最大靜摩擦力與壓力有關(guān)．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)是研究摩擦力大小和壓力大小的關(guān)系，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖象考查了學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理和繪制圖象能力；通過(guò)多次測(cè)量，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，并考查了學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力．