探究影響滑動摩擦力大小的因素

[實驗要點]

（1）實驗器材的作用

①彈簧測力計：測出木塊做勻速直線運動時的拉力，進而測出滑動摩擦力的大小。②木板、毛巾、棉布：改變接觸面的粗糙程度。③砝碼：改變接觸面所受的壓力。

（2）實驗方法

①控制變量法：探究滑動摩擦力的大小與其中一個因素的關系時，應控制另一因素不變，而改變所研究的因素大小。②轉換法：用彈簧測力計的示數反映物體所受滑動摩擦力的大小。

（3）交流與反思

①實驗中彈簧測力計示數不穩定的可能原因：接觸面的粗糙程度不均勻；沒有保持水平勻速直線拉動物塊。

②得出“物塊運動的速度越大，滑動摩擦力越大”的錯誤結論的原因：物塊做變速運動時，彈簧測力計的示數并不等于摩擦力的大小。

③彈簧測力計斜向上拉動木塊，使其在水平方向做勻速直線運動時，拉力與滑動摩擦力不是一對平衡力。

[實驗拓展]

（1）探究滑動摩擦力的大小與接觸面積的關系時，采用的方法是：控制接觸面的粗糙程度不變，讓木塊平放、側放和立放在水平放置的長木板上，分別用彈簧測力計水平拉著木塊以相同的速度做勻速直線運動，比較彈簧測力計的示數大小。

（2）探究滑動摩擦力的大小與速度的大小關系時，采用的方法是：控制接觸面的粗糙程度和壓力不變，讓木塊平放在水平放置的長木板上，分別用彈簧測力計拉著木塊以不同的速度做勻速直線運動，比較彈簧測力計的示數大小。

（3）實驗改進：如圖1所示，將彈簧測力計一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拉著長木板沿水平面運動。優點：①不需要控制木板做勻速直線運動，便于操作；②彈簧測力計示數穩定便于讀數。

[能力提升]

例 某興趣小組在“探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關”的實驗中，使用的器材有彈簧測力計、若干個砝碼、質量不同的木塊、長木板、細線等。

（1）如圖２，小聰和小海分別采用如圖甲、圖乙所示方式，使木塊沿水平長木板做勻速直線運動。木塊受到的滑動摩擦力大小與彈簧測力計示數相等的是圖 " 的方式，依據的是 知識。

（2）在探究滑動摩擦力的大小與壓力大小的關系時，小聰換用一塊質量更大的木塊重復上述實驗，發現測力計的示數變大了。由此得出壓力越大，滑動摩擦力越大的結論，請你對他的實驗做法進行評估： 。

（3）小聰和小海還想探究滑動摩擦力的大小與接觸面積是否有關，于是將木塊沿豎直方向切去一半后進行實驗，這種做法不合理。請說明理由： 。

（4）小組交流討論時發現：在實驗中很難使木塊做勻速直線運動，于是小偉設計了如圖2丙所示的實驗裝置，該裝置的優點是 （選填“需要”或“不需要”）長木板做勻速直線運動。

（5）冰壺運動員在比賽過程中不斷地擦冰，這是通過改變接觸面的粗糙程度來" " " 摩擦力的，目的是使冰壺在冰面上運動的距離更 一些。

解析：（1）實驗中，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊做勻速直線運動。使用圖甲的方式時，拉力與滑動摩擦力是一對平衡力，根據二力平衡原理，滑動摩擦力大小等于拉力大小。

（2）小聰的方案中，換用一個質量大的木塊進行實驗，壓力的大小改變，接觸面的粗糙程度也可能會發生變化，不符合控制變量法的要求。

（3）想探究滑動摩擦力的大小與接觸面積的關系，要控制壓力的大小和接觸面的粗糙程度相同，他將木塊沿豎直方向切去一部分，壓力大小也發生了改變，沒有控制壓力的大小相同，故他的探究過程不正確。

（4）圖2丙所示的實驗裝置，木塊相對于地面靜止，受到的滑動摩擦力和測力計的拉力為一對平衡力，故該裝置的優點是不需要長木板做勻速直線運動。

（5）冰壺運動中，擦冰可以改變冰壺受到的摩擦力，是通過減小接觸面的粗糙程度來減小滑動摩擦力的。冰壺在水平面上受到的阻力越小，運動的距離就越遠。

答案：（1）甲 二力平衡 （2）該方案不正確，實驗中換用質量較大的木塊時，沒有控制接觸面的粗糙程度不變 （3）沒有控制壓力的大小相同 （4）不需要 （5）減小 遠

[綜合實踐]

例 小剛注意到很多公共場所都有類似圖3甲所示的提示牌。他想：摩擦力的大小與接觸面的潮濕程度有什么關系呢？

為了探究這一問題，他找來長條形地板磚、運動鞋、彈簧測力計和噴霧器，設計了圖3乙所示的實驗裝置。

（1）為了測出鞋子與地板磚間滑動摩擦力的大小，小剛把長條形地板磚放在水平桌面上，用彈簧測力計水平拉著鞋子在地板磚上做 運動。根據 可知，此時彈簧測力計的示數就等于滑動摩擦力的大小。

（2）小剛用噴霧器向地板磚表面均勻噴霧改變地板磚的潮濕程度，通過實驗得到下表中的數據。

請在圖3丙中坐標軸上描點，并用平滑曲線畫出摩擦力f與噴霧次數的關系圖象。

（3）小剛分析數據得出結論：摩擦力的大小隨接觸面潮濕程度的增大 。

（4）小強了解了小剛的實驗結論后說：“我知道超市里的收銀員清點鈔票時為什么手邊總放一塊濕海綿了。”小剛說：“你上次數作業本的頁數時，還往手上蘸唾液呢！”在這兩個實例中，都是通過改變接觸面的潮濕程度來 的。

（5）駕車行駛在高速公路上，雨天因為摩擦減小容易造成交通事故。針對這一現象，請你為公路旁的警示牌設計一條警示語以提醒駕駛員謹慎駕駛： 。

答案：（1）勻速直線 二力平衡條件 （2）如圖4所示 （3）先增大后減小再不變 （4）增大摩擦力 （5）雨天路滑，小心慢行

（作者單位：山東省棗莊市薛城區教學研究中心）