Question

如图甲所示，小华同学用弹簧测力计拉着运动鞋在橡胶垫上沿水平方向运动，测量滑动摩擦力的大小，并探究影响滑动摩擦力大小的因素。

(1)她必须拉着运动鞋在水平方向做_______运动，才能准确地测量出滑动摩擦力的大小，若此时的测量结果如图甲所示，则运动鞋所受的滑动摩擦力为_______N。

(2)小华采用向鞋里放置重物、更换桌面上垫片的材料、改变鞋的运动速度等方法，进一步探究影响滑动摩擦力大小的因素，并收集有关数据如下：

实验次数	垫片材料	放置重物的个数	运动速度/m·s-1	弹簧测力计的示数/N
1	橡胶垫	0	0.1
2	橡胶垫	1	0.1	3.0
3	毛巾	2	0.2	3.2
4	毛巾	3	0.3	3.4

①分析以上实验数据可知，在接触面的粗糙程度相同时，_______越大，滑动摩擦力越大。

②小华发现第 3、4 两次的实验测得的滑动摩擦力都比第 1、2 两次的大，她认为这是因为毛巾表面比橡胶垫粗糙导致的，你认为这个结论是_______的（选填“可靠”或“不可靠”），理由是_______。

③根据以上实验数据_______（选填“能”或“不能”）得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。

(3)小华在实验中发现很难保持好运动鞋运动的速度，于是她又设计了如图乙所示的实验， 只需缓慢抽出垫片，当运动鞋相对弹簧测力计_______（选填“运动”或"静止”）时，读取弹簧测力计的示数，测得滑动摩擦力的大小是_______（选填“不变”或“变化”）的。

(4)小华查询了相关资料，发现了一种改进测量摩擦力的设计方案，如图丙所示，请你对此方案进行评价，写出一点即可。（提示：C 为弹簧测力计，D 为小型电动机，E 为定滑轮。）_______。

Answer

匀速直线 2.8 压力 不可靠 未控制放置重物的个数和运行速度一定 不能 静止 不变 可以确保摩擦力方向和绳子拉力方向始终在同一直线上示数稳定便于读数。

【解析】

(1)[1]实验过程中为了得到摩擦力的大小采用了转换法，即：沿水平方向拉动运动鞋做匀速直线运动，此时运动鞋受平衡力，根据二力平衡可知，运动鞋所受滑动摩擦力等于弹簧测力计拉力的大小。

[2]图甲中，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为2.8N。

(2)[3]由表格1、2或3、4两次数据可知，在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。

[4][5]要探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，应该控制压力和运动速度相同，改变接触面粗糙程度，比较弹簧测力计示数的大小；从表格数据可知，第 3、4 两次的实验数据和第 1、2 两次实验数据，没有控制压力和运动速度相同，所以得出滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关的结论是不可靠的。

[6]要探究滑动摩擦力的大小与物体的运动速度的关系，应该控制压力和接触面粗糙程度相同，改变物体运动速度大小，比较弹簧测力计示数的大小；实验表格中没有体现出压力和接触面粗糙程度相同，物体运动速度不同的数据，所以不能得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。

(3)[7]如图乙，由题意，运动鞋相对弹簧测力计静止时，运动鞋在水平方向上，处于平衡状态，受平衡力，运动鞋受到水平向左的滑动摩擦力和水平向右的弹簧测力计的拉力，这两个力是一对平衡力，根据平衡力条件，这两个力大小相等，所以通过读取弹簧测力计的示数，可以测得运动鞋受到垫片的滑动摩擦力的大小。

[8]滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关，因为压力和接触面粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变。

(4)[9]可以确保摩擦力方向和绳子拉力方向始终在同一直线上，定滑轮改变绳子拉力的方向，使弹簧测力计处于竖直状态，弹簧测力计稳定便于读数。