探究影響滑動摩擦力大小的因素

張沫

探究影響滑動摩擦力大小的因素實驗是新課標探究類學生必做實驗之一，這個實驗主要突出猜想和設計實驗兩個科學探究要素的訓練。下面我們通過要點提煉、拓展提升、應用探究三個環節進行解讀。

[要點提煉]

1. 實驗原理：二力平衡——通過水平方向勻速拉動木塊，使木塊處于平衡狀態，即二力平衡，從而間接測出摩擦力的大小。

2. 實驗方法：控制變量法、轉換法。

3. 實驗方案：（1）如圖1甲所示，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿水平長木板滑動，從而測出木塊與長木板之間的滑動摩擦力。

（2）如圖1乙所示，在木塊上放上砝碼，從而改變木塊對長木板的壓力，測出此種情況下的滑動摩擦力。

（3）如圖1丙所示，換用材料相同但表面粗糙的長木板，保持木塊上的砝碼不變，測出此種情況下的滑動摩擦力。

4. 實驗結論：由甲、乙可知，在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。由乙、丙可知，在壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關，與接觸面積的大小無關。

[拓展提升]

1.實驗改進：如圖2，用手拉動彈簧測力計，很難控制勻速直線運動，可以讓彈簧測力計一端固定，另一端勾住木塊，將木塊水平放置在長木板上，直接拖動長木板（不需要使木板做勻速直線運動），從而讀出示數。

2.實驗拓展：

（1）驗證“滑動摩擦力的大小還可能與接觸面積有關”。

方法：把木塊側放，改變其與木板的接觸面積，保持對木板的壓力、接觸面的粗糙程度不變，測出此時木塊與長木板之間的摩擦力。

實驗結論：物體間摩擦力的大小跟接觸面積無關。

（2）驗證“滑動摩擦力的大小還可能與運動速度有關”。

方法：保持木塊對木板的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，改變勻速拉動木塊的速度，測出木塊與長木板之間的摩擦力。

實驗結論：物體間摩擦力的大小跟運動速度無關。

[應用探究]

例 （2022·遼寧·鞍山）如圖3，小明在做“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗時，使用的器材有彈簧測力計、兩個相同的鐵塊、長木板。

（1）將鐵塊放在長木板上，用彈簧測力計拉著鐵塊沿水平方向做勻速直線運動，彈簧測力計示數如圖甲所示，則鐵塊受到滑動摩擦力的大小等于______N。

（2）如圖乙所示，將兩個鐵塊疊放在一起，重復上面的操作。比較甲、乙兩次實驗，可以得出：在接觸面的粗糙程度相同時，_______越大，滑動摩擦力越 。

（3）小明又將兩個鐵塊按照圖丙所示的方式放在長木板上進行實驗。比較乙、丙兩次實驗，可探究滑動摩擦力的大小與_____的關系。

（4）實驗后小明和同學交流討論時發現：在實驗中很難使鐵塊做勻速直線運動。于是小明設計了丁圖所示的實驗裝置，該裝置_______（選填“需要”或“不需要”）長木板做勻速直線運動。當長木板的運動速度增大時，彈簧測力計的示數_______（選填“增大”“減小”或“不變”）。

答案：（1） 1.2 （2）壓力 大 （3）接觸面積大小 （4）不需要 不變