Question

在探究了影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素后，小明的學(xué)習(xí)小組想用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步探究各自運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底的粗糙程度，同學(xué)們從家里帶來(lái)了洗干凈的運(yùn)動(dòng)鞋，喝過(guò)的礦泉水瓶，家里浴室里的防滑墊，探究時(shí)老師還提供一只彈簧測(cè)力計(jì)和適量水．
（1）同學(xué)們分析發(fā)現(xiàn)，探究中需要測(cè)量摩擦力的大小．測(cè)量時(shí)，同學(xué)們先將運(yùn)動(dòng)鞋放在水平桌面上的防滑墊上，然后用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉運(yùn)動(dòng)鞋，使鞋做______運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是______．
（2）他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)使鞋做這種運(yùn)動(dòng)比較困難，因此他們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，改成使彈簧測(cè)力計(jì)和鞋保持靜止，拉動(dòng)鞋下的防滑墊進(jìn)行測(cè)量（如圖所示）．改進(jìn)后，防滑墊______（選填“需要”或“不需要”）勻速拉動(dòng)，這是因?yàn)開(kāi)_____．
（3）小明測(cè)出他的鞋滑動(dòng)摩擦力最大，但同學(xué)們卻不認(rèn)為小明的鞋一定是“防滑冠軍”，這是因?yàn)開(kāi)_____．
（4）若要判定誰(shuí)的鞋是“防滑冠軍”，他們需要怎樣做？（簡(jiǎn)要說(shuō)明做法）______．

Answer 1

【答案】分析：（1）為了獲取摩擦力的大小，采用了轉(zhuǎn)換法，當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受平衡力，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與摩擦力相等．
（2）在拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)鞋時(shí)，很難讓鞋子保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定；當(dāng)拉動(dòng)防滑墊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，鞋子保持靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡的條件知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于摩擦力的大小．
（3）滑動(dòng)摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān)，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(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（4）比較不同鞋底的防滑性能實(shí)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(guò)壓力相同時(shí)，比較滑動(dòng)摩擦力大小來(lái)比較接觸面粗糙程度．
解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了得到摩擦力的大小采用了轉(zhuǎn)換法，即：沿水平方向拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)鞋做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)運(yùn)動(dòng)鞋受平衡力，所受滑動(dòng)摩擦力等于彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小．
故答案為：勻速直線；運(yùn)動(dòng)鞋所受滑動(dòng)摩擦力等于彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小．
（2）采用如圖的設(shè)計(jì)因?yàn)闊o(wú)論防滑墊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，鞋子都處于靜止?fàn)顟B(tài)（即平衡狀態(tài)），這樣拉力等于摩擦力，而且無(wú)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(shù)．
故答案為：不需要；彈簧測(cè)力計(jì)靜止不動(dòng)，水平拉動(dòng)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(guān)，不同的鞋子的質(zhì)量不同，對(duì)水平面的壓力不同，因此在研究鞋子防滑性能時(shí)，應(yīng)該控制鞋子的質(zhì)量相同．
故答案為：沒(méi)有控制鞋子的質(zhì)量相同．
（4）①用彈簧測(cè)力計(jì)稱量塑料底鞋、橡膠底鞋、布底鞋的質(zhì)量，往質(zhì)量小的鞋子里放一些細(xì)沙，使三者的質(zhì)量相等．
②用彈簧測(cè)力計(jì)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(yùn)動(dòng)，分別記下滑動(dòng)摩擦力F₁、F₂、F₃．
③壓力相等時(shí)，滑動(dòng)摩擦力越大，接觸面越粗糙，防滑性能越好．
點(diǎn)評(píng)：在本實(shí)驗(yàn)中，會(huì)有多個(gè)因素同時(shí)影響著摩擦力的大小，因此，從控制變量法的要求出發(fā)，應(yīng)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(jié)果更有說(shuō)服力．