探究影响滑动摩擦力大小的因素

一、实验准备

1　实验器材的准备

长方体木块、砝码、弹簧测力计、木板、棉布、毛巾。

2　实验技能的准备

(1)会用弹簧测力计测量力的大小。

(2)知道测量滑动摩擦力的方法：将木块置于水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块做匀速直线运动，此时木块所受滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。

二、实验探究过程

1　提出问题

影响滑动摩擦力大小的因素可能有哪些?

2　经验猜想

当手上有油时，不容易握住玻璃瓶；骑自行车刹车时，要用力捏刹把。这就容易产生以下猜想：影响滑动摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度、物体对接触面的压力、接触面积的大小有关。

3　设计实验

在探究实验的设计中，要解决三个方面的问题：①如何改变接触面的粗糙程度?②如何改变物体对接触面压力的大小?③如何改变接触面积的大小?

解决的方法：①在木板上分别放置棉布和毛巾；②在木块上加砝码；③将长方体木块分别平放和侧放。在具体操作时；还要注意变量的控制。

4　实验过程

(1)将木块置于水平木板上，用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1。

(2)在木板上分别铺棉布、毛巾，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块分别在棉布和毛巾上做匀速直线运动，依次记下弹簧测力计示数F2、F3。

(3)在木块上放上砝码，用弹簧测力计水平拉动木块在木板上做匀速直线运动。记下弹簧测力计的示数F4。

(4)将木块侧放在木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F5。

5　归纳结论

(1)比较F1、F2、F3的大小得出：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

(2)比较F1和F4的大小得出：滑动摩擦力的大小与物体对接触面的压力有关，压力越大，滑动摩擦力越大。

(3)比较F1和F5的大小得出：在一定范围内，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。这里的一定范围，是指在接触面不发生明显形变的情况下。

三、探究实验应用例析

例1在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时，小华同学根据自己推箱子时，箱子越重，推起来越费力，提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想；小辉同学根据自己推箱子时，地面越粗糙，推起来越费力，提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想。图1是验证他们猜想的实验装置图。

①小辉同学为了完成他自己的探究应按

两图进行。

②若小华选用正确的实验装置进行实验，得到下表所记录的实验数据，请根据数据在所给坐标图2中作出摩擦力的大小，与接触面受到的压力大小F之间的关系图像。

③根据图像可以得出f与N的关系是：__________。

④小华和小辉同学在实验中都应使小车做__________运动。

解析小辉同学探究的是“影响摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度有关”。因此，在探究实验中要保持物体对接触面的压力和接触面积的大小不变；由记录的实验数据和画出的图像很容易判断出f与F的关系；测量滑动摩擦力时，物体要做匀速直线运动。

解答　(1)甲、丙　(2)图略　(3)厂与F成正比(4)匀速直线

例2如图3所示是小明“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同，实验时，用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。

(1)比较甲、乙两图，可得到的结论是_____________________________。

(2)囹乙、丙中铜块和木块叠在一起的目的是使__________相同。

(3)图甲中弹簧测力计的读数是__________N。若物体不是做匀直线速运动。而是做加速直线运动，弹簧测力计读数__________摩擦力；若物体做减速直线运动。则弹簧测力计的读数

摩擦力(选填“大于”“等于”或“小于”)。

(4)实验时，小明先在竖直方向上对弹簧测力计调零。然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动，则测出的摩擦力__________实际摩擦力(选填“大于”“等于”或“小于”)。

(5)实际操作时，手拉着弹簧测力计做匀速直线运动是较难做到的。因而测力计的读数不一定等于摩擦力的大小。请你提出一个改进的方法，确保测力计的读数等于摩擦力的大小。你的做法(画图或文字说明)：______________________________。

解析从甲、乙两图可以看出：物体接触面的粗糙程度相同，物体对接触面的压力不同：铜块叠加在木块上和木块叠加在铜块上时，对接触面的压力相等；根据物体在非平衡力作用下的运动规律，拉力大于阻力时，物体做加速直线运动。拉力小于阻力时，物体做减速直线运动；与水平方向相比，弹簧测力计在竖直方向上要受秤杆和秤钩重力的影响；在图3所示的实验中，用弹簧测力计拉物体做匀速直线运动比较难，可以利用物体运动的相对性特点，采用图4的方法，使物体静止，木板运动。

解答　(1)接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大(2)压力大小(3)2.2大于　小于　(4)小于　(5)做法如图4所示。

例3如图5所示，同一水平桌面上放有长方体木块和铁块各一个。现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，请你只利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想。写出实验的步骤和分析实验的结果。

解析根据题目中提供的器材。找出辨别的方法是解答本题的关键。弹簧测力计是测量力的工具。所以本题只能通过比较力的大小的方法设计实验。由于滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，因此，探究木块和铁块的下表面谁更粗糙。可以通过在压力相同时，比较滑动摩擦力大小的方法加以辨别。在没有经过具体实验的情况下。是不可能得到定性的实验结论的。所以在分析实验的结果时，要考虑设计的实验方案在具体操作时可能产生的各种结果，结论不能定性。

解答实验步骤：(1)将铁块放在木块上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计示数F1；(2)将木块放在铁块上，用弹簧测力计水平匀速拉动铁块，记下弹簧测力计示数F2实验结果：若F1>F2，则木块下表面粗糙；若F1