研究影响滑动摩擦力大小的因素

唐卫

探究影响滑动摩擦力的因素实验是初中物理力学部分的重要实验，它是二力平衡的重要应用，与生产生活联系紧密，蕴含着重要的物理思想方法——控制变量法和转换法。本实验考查同学们的动手操作和科学思维，在中考中出现的概率极大。

要点提炼

1.实验原理：二力平衡。用弹簧测力计拉动桌面上的物体，使其做匀速直线运动，弹簧测力计的示数等于物体滑动时受到的摩擦力大小。

2.研究方法：控制变量法和转换法。

（1）控制变量法：①控制压力相同，改变接触面的粗糙程度，实验结论是压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大;②控制接触面的粗糙程度相同，改变压力的大小，实验结论是在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。

（2）转换法：滑动摩擦力在物体的接触面上，摩擦力的大小无法直接测量，可将摩擦力的大小转化为弹簧测力计示数的大小进行测量，此时要使弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体。

3.注意事项：实验时，必须均匀施力，使木块匀速运动，弹簧测力计示数稳定时再读数;只有木块做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数才等于物体所受滑动摩擦力的大小;由于弹簧测力计本身受到重力的作用，为了保证拉力在水平方向上，牵引木块时，可握住弹簧测力计的外壳，而不是只拉住吊环。

4.拓展延伸：在实验中，很难使物体做匀速直线运动。如图1所示，为了减小实验误差，可以将弹簧测力计的一端固定，另一端与木块A相连，木块A放在长木板B上，弹簧测力计保持水平，拉动木板水平向左运动，木块相对于地面是静止的，木块水平方向上受到弹簧测力计的拉力和木板对木块的滑动摩擦力，这两个力是平衡力，滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟物体运动速度无关，故该装置的优点是不需要匀速拉动长木板，且弹簧测力计静止，示数稳定，读数方便，便于操作。

探究应用

例 （2021·黑龙江·绥化）某同学利用如图2所示装置探究“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。他利用细线、长木板、两个完全相同的木块A、B和一个弹簧测力计，在水平台上进行实验。

（1）实验中用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做 运动，根据 知识，可知弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。当停止拉动木块后，木块由于 会继续运动。

（2）比较甲、乙两图，得出的结论是：当接触面的粗糙程度相同时， 越大，滑动摩擦力越大。

（3）比较乙、丙两图，得出的结论是：滑动摩擦力大小與接触面积大小 （选填“有关”或“无关”）。

（4）在利用甲图装置进行实验时，拉动木块由静止到匀速直线运动过程中，弹簧测力计对木块的拉力F随时间t的变化图象如图丁所示。0 ～ 3 s木块处于静止状态，3 s后木块开始运动，分析图象可知，当木块所受拉力为0.4 N时，木块处于 状态 。

解析：（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡知识可知，此时拉力大小才等于滑动摩擦力的大小;当停止拉动木块后，木块由于具有惯性，仍然保持原来的运动状态，继续向右运动。（2）比较甲、乙两图可知，接触面的粗糙程度相同，压力不同，弹簧测力计示数不同，滑动摩擦力不同，说明压力越大，滑动摩擦力越大。（3）比较乙、丙两图可知，压力大小、接触面的粗糙程度相同，接触面积不同，弹簧测力计示数相同，滑动摩擦力相同，得出的结论是：滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。（4）由图丁知，要使木块由静止开始运动，至少要用0.5 N的力;当木块受到的拉力是0.4 N时，木块可能静止（还没拉动），也可能做匀速直线运动。

答案：（1）匀速直线 二力平衡 惯性 （2）压力 （3）无关 （4）静止或匀速直线运动

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