Question

【題目】某物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的滑動摩擦力。實驗裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑塊通過輕繩繞過定滑輪(不計繩與滑輪間的摩擦)，繩的另一端懸掛托盤。實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運動。回答下列問題:

（1）為了測量滑塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是_________(填選項前的編號)。

①木板的質量m1

②滑塊的質量m2

③砝碼的質量m3

④托盤和砝碼的總質量m4

（2）滑塊的滑動摩擦力表達式為f=____。(用已知或測量的物理量符號表示)

（3）該實驗的理論依據是:______________________________.

（4）為了避免該實驗的不足，小剛改為向左水平拉動木板，同時把砝碼和托盤換為彈簧測力計且固定(如圖乙所示，其中彈簧測力計掛鉤通過繩子與地面相連，測力計上方拉環與滑塊相連)，來測滑塊的滑動摩擦力，滑塊受到的滑動摩擦力的方向____(選填“向左”或“向右”)，此時彈簧測力計示數如圖所示，則滑塊所受摩擦力為____，用這種方法測出的摩擦力將比真實值____(選填“偏大”“偏小”或“偏大或偏小都有可能”)。

（5）小剛在改進了圖乙裝置的情況下，正確測出了滑動摩擦力的值，并在滑塊上放置砝碼，通過多次實驗得到摩擦力F摩與作用在木板表面的壓力F壓的關系圖像如圖丙所示；把木板換成鐵板，再改變放在滑塊上的砝碼，重復以上實驗得到了摩擦力與作用在鐵板表面的壓力的關系圖像如圖丁所示。由圖丙、丁可知:木板的粗糙程度比鐵板________(選填“大”“小”或“無法確定”)，當滑塊與砝碼的總重力為6 N時，滑塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為__________N。

Answer 1

【答案】④ m4g 二力平衡 向左 1.6N 偏小 小 2

【解析】

（1）實驗中沒有使用彈簧測力計，所以摩擦力的大小只能通過托盤和砝碼對繩子的拉力體現，拉力等于托盤和砝碼的總重力，因此需要測量托盤和砝碼的總質量m4，故選④ ；

（2）根據二力平衡可知，滑塊受到的滑動摩擦力等于托盤和砝碼的總重力，則f=G=m4g；

（3）滑塊做勻速直線運動是受到的摩擦力和拉力是一對平衡力，它們的大小相等，是實驗的依據；

（4）長木板向左運動時，滑塊相對于長木板向右運動，因此滑塊受到水平向左的摩擦力；從圖中可知彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數是1.6N，滑塊所受摩擦力為1.6N，在圖乙裝置中，因彈簧測力計有重力，則繩對滑塊的拉力（即滑動摩擦力的大小）等于彈簧測力計的示數與彈簧測力計的重力之和，即f=F+G彈，測力計示數F=f-G彈，所以用這種方法測出的摩擦力將比真實值偏小；

（5）由丙圖可知，當壓力為6N時，木塊在木板受到的摩擦力為2N，由丁圖可知，當壓力為6N時，木塊在鐵板上受到的摩擦力為3N，可知：木板的粗糙程比鐵板小；由丙圖可知，當滑塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為2N。