探究影響滑動摩擦力大小的因素

[實驗要點]

1. 實驗前彈簧測力計應在水平方向調零。

2. 實驗過程中要保證木塊始終做勻速直線運動，只有這樣彈簧測力計的示數才等于滑動摩擦力的大小。可以通過緩慢拉動彈簧測力計，并且盡量保持拉動的速度穩定來實現。

3. 在改變接觸面的粗糙程度或壓力的大小時，要確保其他條件不變，以保證實驗結果的準確性。

4. 根據實驗數據繪制圖表，可直觀地展示滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力的大小之間的關系。

[實驗拓展]

本實驗的難點是拉動木塊使其做勻速直線運動，同學們在實驗時很難保證木塊做勻速直線運動，彈簧測力計的示數很難穩定，不便讀數。因此，需要對這個實驗進行改進。設計如圖1所示的實驗裝置。此時，彈簧測力計的示數穩定且始終等于木塊受到的滑動摩擦力的大小，與傳統實驗方法相比，操作更方便。

[能力提升]

例1 如圖2，在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的實驗中，小甜用彈簧測力計拉同一木塊運動，進行了三次正確的實驗操作，實驗情景如圖甲、乙、丙所示。

（1）實驗中需要用彈簧測力計水平拉動木塊在水平木板上做 運動。

（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。對比甲、乙兩組實驗數據，可以得出的結論是：接觸面的粗糙程度一定時， " " " " " " 。圖甲中物體運動的速度大小為v1，圖乙中物體運動的速度大小為v2，若想探究f與壓力的關系，則v1和v2的大小關系是 （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）在圖乙實驗中，木塊受到的滑動摩擦力是 N，此時木塊上的砝碼受到的摩擦力是 N。

（4）大量實驗證明：在接觸面的粗糙程度相同時，滑動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），用彈簧測力計拉著物塊A，使物塊B隨A一起勻速前進（如圖丁所示）。此時彈簧測力計示數為F4，則F4 = N。將B取下，改用一推力水平勻速推動A、B一起前進（如圖戊所示），則推力F5 = N。

（5）某實驗小組提出：實驗過程中，彈簧測力計的示數不容易穩定，可能的原因是 。

A. 木板的粗糙程度不均勻" " B. 木板的長度太長

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 （2）壓力越大，滑動摩擦力越大 D （3）3.2 0 （4）6 6 （5）A

[綜合實踐]

例2 用卷筆刀削鉛筆時，鉛筆與卷筆刀刀片之間的滑動摩擦力使鉛筆的木質部分被削去，露出筆芯。摩擦力的大小會影響削鉛筆的速度和效果，如果摩擦力過小，可能削不干凈；如果摩擦力過大，可能會削斷筆芯。為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關，小明在老師的指導下做了一系列實驗。以下是部分實驗步驟：

第一次：把木塊放在長木板上，用彈簧測力計水平拉動木塊，使木塊做勻速直線運動（如圖甲），讀出彈簧測力計的示數，并記入表1中。

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

第三次：把木塊放在毛巾上，用同樣的方法拉木塊（如圖丙），記下相應示數。

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

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

（1）若已知每個木塊的質量為0.2 kg，請你幫助小明填全表1內的數據。

（2）比較1、2、3三次實驗數據，可以發現滑動摩擦力的大小與 有關。

（3）比較 三次實驗數據，可以得出木塊在木板上受到的摩擦力f與木塊對木板的壓力F壓之間的關系式是：f = 。

（4）小華發現利用上述結論可以制成密度計，首先用質量不計的雙面膠帶把玻璃杯粘在第一次實驗中的木塊上方，在玻璃杯中分別裝滿四種不同液體，用彈簧測力計水平勻速拉動木塊（如圖己），測出相應的測力計示數，記錄在表2中。

若向杯中倒入可樂實驗時忘加滿，則測量的密度 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。

（5）若汽油的密度為0.7 g/cm3，根據表2中的數據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：江蘇省阜寧縣明達初級中學）