Question

课外实践活动中小明用一块已切成长方体的肥皂（如图甲，前后面保留了凹下去的字）做了以下实验：

（1）测肥皂的密度

①小明需要的测量工具是      、      ．

②小明测出相关物理量，他计算密度的表达式应为     （用直接测量的物理量表达）．

③用上面方法测出的密度      （偏大/偏小）．

（2）探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系小明提出了以下的设计方案：

①在肥皂的侧面安装一个拉钩，如图乙，将没有字的一面放在水平桌面上，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₁；

②用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上（接触面的粗糙程度与①相同），如图丙，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₂；

③比较得出结论：若F₁和F₂不等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关；若F₁和F₂相等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关．

小红认为这个设计方案不妥，你能说出其原因吗？      ．

提出你的改进方法：      ．

小红又用如图丁所示的装置，探究摩擦力的大小还与哪些因素有关．

（3）实验时，小红记录的部分数据如上表所示．

a．分析序号      三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关，滑动摩擦力的大小与接触面所受压力F大小的关系式是      ．

b．如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系，应选序号为      三组数据进行分析．

序号	木块放置情况	木板表面情况	压力/N	弹簧测力计示数/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上铺棉布	6	1.8
5	平放	木板上铺毛巾	6	3.0

（4）小红在实验时还发现：在木块没有被拉动时，弹簧测力计也有示数，且示数会变化．他请教老师，知道可用F﹣t图象表示拉力随时间的变化情况．若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F﹣t图象如图戊所示，其中0～4s木块处于静止状态，分析图象可知：要使木块由静止开始运动，至少要用      N的水平拉力拉木块；如果实验时木块所受的拉力是2N，则下列对木块所处状态的判断，正确的是      ．

A．静止                        B．匀速直线运动

C．静止或匀速直线运动          D．条件不足，无法判断．

Answer

（1）①天平、刻度尺；②ρ=；③偏小；

（2）没有控制压力相同；肥皂的侧面安装一个拉钩后，先做步骤②，再做步骤①．

（3）1、2、3；f=0.2F；1、4、5；

（4）2.3；C

【解析】

试题分析：（1）①用天平测量长方体肥皂的质量m；用刻度尺测量长方体肥皂的长a、宽b、高c．得到它的体积为：a•b•c．

根据密度公式ρ=，可得，肥皂的密度ρ=．

②因为长方体的肥皂（如图甲），前后面保留了凹下去的字，所以计算出的体积比肥皂的真实体积大，由密度公式ρ=，可知计算出的密度偏小．

（2）③小明第一次用弹簧测力计拉着肥皂做匀速直线运动时，肥皂保持着原来的样子．用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上第二次用弹簧测力计拉着肥皂做匀速直线运动时，肥皂的质量变小，对桌面的压力减小，所以两实验步骤中弹簧测力计的读数大小不能说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小关系．

小明应该肥皂的侧面安装一个拉钩后，再用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上进行实验．

（3）a、1、2、3组实验数据，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，可得滑动摩擦力大小与压力大小有关；

由数据知，压力增大几倍，滑动摩擦力便增大为原来的几倍，所以摩擦力与压力成正比，

设f=kF

当F=6N时，f=1.2N，代入数据得：

1.2N=k×6N

解得：k=0.2

所以关系式为：f=0.2F；

b、1、4、5三组实验，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，可以探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系．

（4）由图示图象可知，要使木块由静止开始运动，至少要用2.3N的水平拉力拉木块．如果实验过程中木块所受的拉力恰好是2N，木块所处的状态可能是静止或匀速直线运动．

故选C．

故答案为（1）①天平、刻度尺；②ρ=；③偏小；

（2）没有控制压力相同；肥皂的侧面安装一个拉钩后，先做步骤②，再做步骤①．

（3）1、2、3；f=0.2F；1、4、5；

（4）2.3；C．