影响滑动摩擦力大小的实验探究

褚衍磊

探究影响滑动摩擦力大小的因素是力学重点实验，该实验能有效考查同学们的科学思维能力和实验探究能力，是中考的高频考点。下面对实验要点及实验拓展进行归纳。

[实验要点]

探究影响滑动摩擦力大小的因素实验需要注意以下几点。（1）转化法的应用：用弹簧测力计水平拉动物块，使其做匀速直线运动。根据二力平衡可知，滑动摩擦力的大小等于拉力的大小（即弹簧测力计的示数）。这种测量滑动摩擦力的方法为转换法。（2）控制变量法的应用：①探究滑动摩擦力的大小與压力的关系时，应控制接触面粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力，观察弹簧测力计示数;②探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时，应控制压力不变，改变接触面的粗糙程度，观察弹簧测力计示数。（3）分析实验数据或现象归纳出实验结论为：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关。①在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大;②在接触面粗糙程度一定的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大。（4）实验注意事项：①拉力的方向必须水平，且使木块在长木板上做匀速直线运动;②必须在弹簧测力计示数稳定后才能读数; ③木块的运动速度不能太慢，否则木块不易达到匀速直线运动的状态。

[实验拓展]

（1）在实际的实验操作中，物体不易达到匀速直线运动的状态，应如何改进？

如图1所示，将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平面运动。改进后的优点：不需要控制木板做匀速直线运动，便于操作;弹簧测力计示数稳定，便于读数。

（2）滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度有关系吗？如何设计实验来探究？

①探究与接触面积的关系。思路：保证压力、接触面粗糙程度和物体运动速度不变，只改变接触面积的大小。操作：用同一个长方体木块，先平放在水平面上，使其在水平面上做匀速直线运动，然后将同一个长方体木块竖放在同一个水平面上，以相同的速度做匀速直线运动，比较弹簧测力计的示数。

②探究与运动速度的关系。思路：保证压力、接触面粗糙程度和接触面积不变，只改变物体运动速度。操作：用同一个长方体木块，先平放在水平面上，以一定的速度使其在水平面上做匀速直线运动，然后增大速度，仍然使其做匀速直线运动，比较前后两次弹簧测力计的示数。

[能力提升]

例1（2020·辽宁·葫芦岛）下面是岳岳探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。

（1）如图2所示，将一个木块放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向______________拉动，根据____________原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为____________N。

（2）如图3所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作，比较图2、图3两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与____________的关系。

（3）为了方便操作，岳岳对实验进行了如图4所示的改进，将弹簧测力计固定，拉动木块下的毛巾，木块相对地面保持静止，这样改进后____________（填“需要”或“不需要”）匀速拉动毛巾。比较图2、图4两图可得出：压力相同时，____________滑动摩擦力越大。

答案：（1）匀速   二力平衡   2.6   （2）压力大小  （ 3 ）不需要   接触面越粗糙

例2（2020·陕西）为探究影响滑动摩擦力大小的因素，实验小组的同学用如图5所示的装置和器材进行实验。

（1）将木块平放在水平长木板上，用弹簧测力计沿____________方向拉动，使其做____________运动，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。

（2）在木块上加放砝码，是为了探究滑动摩擦力大小与____________的关系;在长木板上铺上棉布或毛巾，是为了探究滑动摩擦力大小与接触面____________的关系。

（3）实验中，大家发现弹簧测力计示数很难稳定，于是设计了如图6所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节，定滑轮摩擦忽略不计。

①启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定后，木块相对于地面____________，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小，木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向____________。

②某次实验中，当弹簧测力计的示数稳定后，改变传送带的速度大小，大家发现弹簧测力计的示数没有改变，说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小____________。

答案：（1）水平   匀速直线   （2）压力大小   粗糙程度   （3）①静止   左   ②无关

（作者单位：山东省枣庄市第二十九中学）