Question

某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力。实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦)，绳的另一端悬挂托盘。实验时，在托盘中放入适量的砝码，使滑块做匀速直线运动。回答下列问题:

（1）为了测量滑块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是_________(填选项前的编号)。

①木板的质量m₁ 

②滑块的质量m₂

③砝码的质量m₃   

④托盘和砝码的总质量m₄

（2）滑块的滑动摩擦力表达式为f=____。(用已知或测量的物理量符号表示)

（3）该实验的理论依据是:______________________________.

（4）为了避免该实验的不足，小刚改为向左水平拉动木板，同时把砝码和托盘换为弹簧测力计且固定(如图乙所示，其中弹簧测力计挂钩通过绳子与地面相连，测力计上方拉环与滑块相连)，来测滑块的滑动摩擦力，滑块受到的滑动摩擦力的方向____(选填“向左”或“向右”)，此时弹簧测力计示数如图所示，则滑块所受摩擦力为____，用这种方法测出的摩擦力将比真实值____(选填“偏大”“偏小”或“偏大或偏小都有可能”)。

（5）小刚在改进了图乙装置的情况下，正确测出了滑动摩擦力的值，并在滑块上放置砝码，通过多次实验得到摩擦力F_摩与作用在木板表面的压力F_压的关系图像如图丙所示；把木板换成铁板，再改变放在滑块上的砝码，重复以上实验得到了摩擦力与作用在铁板表面的压力的关系图像如图丁所示。由图丙、丁可知:木板的粗糙程度比铁板________(选填“大”“小”或“无法确定”)，当滑块与砝码的总重力为6 N时，滑块在长木板上滑动时受到的摩擦力为__________N。

Answer

④ m4g 二力平衡 向左 1.6N 偏小 小 2

【解析】

（1）实验中没有使用弹簧测力计，所以摩擦力的大小只能通过托盘和砝码对绳子的拉力体现，拉力等于托盘和砝码的总重力，因此需要测量托盘和砝码的总质量m4，故选④ ；

（2）根据二力平衡可知，滑块受到的滑动摩擦力等于托盘和砝码的总重力，则f=G=m4g；

（3）滑块做匀速直线运动是受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，它们的大小相等，是实验的依据；

（4）长木板向左运动时，滑块相对于长木板向右运动，因此滑块受到水平向左的摩擦力；从图中可知弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是1.6N，滑块所受摩擦力为1.6N，在图乙装置中，因弹簧测力计有重力，则绳对滑块的拉力（即滑动摩擦力的大小）等于弹簧测力计的示数与弹簧测力计的重力之和，即f=F+G弹，测力计示数F=f-G弹，所以用这种方法测出的摩擦力将比真实值偏小；

（5）由丙图可知，当压力为6N时，木块在木板受到的摩擦力为2N，由丁图可知，当压力为6N时，木块在铁板上受到的摩擦力为3N，可知：木板的粗糙程比铁板小；由丙图可知，当滑块与砝码的总重力为6N时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力为2N。