博士实验||初中物理：第10期 探究影响滑动摩擦力大小的因素
影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？依据是什么？接触面的粗糙程度、压力、接触面积、运动速度......
1、如何测量滑动摩擦力的大小？
2、如何改变接触面的粗糙程度？
3、如何改变接触面压力的大小？
4、怎样研究其中某一因素对滑动摩擦力大小的影响？
探究影响滑动摩擦力大小的因素
①将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使木块做匀速直线运动，此时的弹簧测力计示数就等于滑动摩擦力的大小；
（注意：这里利用了下一章将要学习的知识：二力平衡，即物体在几个力的作用下保持静止或做匀速直线运动，我们就说该物体处于平衡状态。如果物体在两个力作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。因此如果木块在拉力的作用下做匀速直线运动，那么此时木块受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，拉力等于摩擦力）
②在木块上放上砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力；
③换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力。
由实验可以看出：
1.影响因素：滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关；
2.与接触面的关系：接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；
3.与压力的关系：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
4.注意：滑动摩擦力大小与接触面积、物体运动速度无关。
典型例题：如图所示是探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验．器材有：木块A一块、砝码一个，弹簧测力计一个，长木板一块和棉布一块：
（1）实验时，用弹簧测力计沿水平方向拉木块A，使其在长木板上做 直线运动，此时弹簧测力计示数的大小等于滑动摩擦力的大小；
（2）甲实验中，木块A才受到的摩擦力为 N；
（3）比较甲、乙实验，可以探究滑动摩擦力的大小与 有关；比较 实验可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
（4）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是 （选填“正确”或“错误”）的；
（5）本实验采用的探究方法是 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）．
【分析】（1）木块只有在做匀速直线运动时，受到弹簧测力计的拉力才等于受到的摩擦力；（2）在进行测力计的读数时，注意测力计的分度值；（3）影响摩擦力大小的因素是压力的大小和接触面的粗糙程度；在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大；在接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力就越大；（4）根据控制变量法的要求分析答题；（5）滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，本实验采用的探究方法是控制变量法．
【解答】解：（1）实验时为了测出滑动摩擦力大小，应使弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动，此时摩擦力和拉力是一对平衡力，根据二力平衡，可知此时滑动摩擦力与拉力大小相等；（2）由甲图知，测力计的分度值为0.5N，其示数为2N；（3）比较甲、乙实验可知：两此实验的接触面的粗糙程度不变，压力的大小不同，弹簧测力计的示数不同，可以探究滑动摩擦力的大小与压力的大小是否有关；比较乙、丙两图可知：此两实验的压力大小不变，接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数不同，所以能说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关；（4）由图甲、丁所示实验可知，接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同，由于没有控制物体间的压力相同，他的结论是错误的；（5）滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，本实验采用的探究方法是控制变量法．
【答案】（1）匀速；（2）2；（3）压力大小；乙、丙；（4）错误；（5）控制变量法．
【点评】本题考查了实验现象分析，知道实验原理、应用控制变量法分析清楚图示实验情景即可解题，熟练应用控制变量法是正确解题的关键．
习题1：【中考·淮安】在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，利用长木板、毛巾、木块、砝码及弹簧测力计进行实验。
（1）实验中，为了测量滑动摩擦力的大小，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，应使其做 运动。图甲中木块与木板表面间滑动摩擦力大小为 N。
（2）比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数，结论是滑动摩擦力大小与 有关；比较 两图中弹簧测力计示数，结论是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
（3）实验现象说明，如果要取得拔河比赛的胜利，组队时应选体重 （选填“大”或“小”）的。同学参加比赛，同时在比赛中选用图丁中 （选填“（a）”、“（b）”或“（c）”）类型的鞋。
习题2：【中考·南京】在“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验中，水平桌面上的器材有：弹簧测力计、木块、钩码、水平木板和毛巾，实验装置如图所示：
（1）甲、乙、丙三次实验中，每次用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动，这样操作是为了测量 。
（2）比较 两次实验可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
（3）鞋底做的凹凸不平，应用了比较 两次实验所得的结论。
（4）从本实验的器材中选择 ，并添加斜面和小车还可以做“探究速度对动能大小的影响”实验。
习题3：【中考·盐城】在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(l)将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使木块做 运动，此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关； 两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)小明认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关，于是他在上述用实验的基础上，将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验，将测得的数据记录在表格中，由表中数据验证了自己的猜想，这种做法 (正确/错误），理由是______。
|
次数 |
木块大小 |
接触面积S/cm2 |
摩擦力f/N |
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1 |
整 块 |
150 |
1.5 |
|
2 |
三分之二块 |
100 |
1.0 |
|
3 |
三分之一块 |
50 |
0.6 |
完