Question

探究：一個物體在水平面上運動時，滑動摩擦力的大小與哪些因素有關呢？有的同學猜想可能與接觸面積有關．為了探究滑動摩擦力的大小是否與接觸面積有關，老師預備了下列器材供學生選擇使用：量程為5牛的彈簧測力計一個，長、寬、高分別為10cm、6cm、4cm的木塊一個（木塊上帶有掛鉤），50g的勾碼一個，托盤天平一架，粗糙程度均勻的長木板一塊．
（1）根據探究的目標，應選擇的儀器是：______、______、______．
（2）實驗的步驟是（包括操作情況）：①______；②______．
（3）對結果的分析：______；______．

Answer 1

解：（1）要測量摩擦力的大小需用到測力計；
還需要質量不變（壓力不變）、接觸面粗糙程度不變、能改變接觸面積的木塊；
同時木塊要在木板上移動，從而可以確定所需的器材為彈簧測力計、木塊、長木板；
（2）分別將木塊平放、側放、豎放在木板上，用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，讀出每次的示數做比較；
（3）若每次示數不變，則說明摩擦力與接觸面積無關；若改變，則說明與接觸面積有關．
故答案為：（1）彈簧測力計；木塊；長木板；（2）①把木塊平放在長木板上，用彈簧測力計拉木塊在長木板上勻速運動，讀出測力計的示數；②把木塊側放（或豎放）在長木板上，用彈簧測力計拉木塊在長木板上勻速運動，讀出測力計的示數；（3）如兩次彈簧測力計的示數相同，說明滑動摩擦力的大小與接觸面積無關；如兩次彈簧測力計的示數不同，說明滑動摩擦力的大小與接觸面積有關．
分析：滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，所以要探究滑動摩擦力的大小是否與接觸面積有關，需保持壓力和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面積的大小，用二力平衡條件的知識測量摩擦力．
點評：此題通過讓學生設計實驗探究滑動摩擦力與接觸面積的知識，考查了控制變量法的應用及影響滑動摩擦力大小的因素．