經(jīng)典解析

若兩個(gè)相互接觸擠壓的物體，在外力作用下有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，而又未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的力，叫靜摩擦力．

小明同學(xué)為了研究靜摩擦力，做了下面的實(shí)驗(yàn)：

①小明用手握住一只質(zhì)量為100g的柱形玻璃杯，使杯子靜止在手中（杯口水平）；

②保持握杯的力不變，緩慢向杯內(nèi)加入50g的水，杯子在手中始終保持靜止；

③保持握杯的力不變，繼續(xù)緩慢向杯內(nèi)加水，直至杯中水的質(zhì)量增加到500g時(shí)，杯子恰好要下滑，這時(shí)稍許加大握杯的力，杯子又靜止．

④繼續(xù)緩慢向杯中加水，當(dāng)杯中水又增加了一定量時(shí)，杯子恰好又要下滑，再次加大握杯的力，杯子又靜止．

請(qǐng)根據(jù)要求，回答問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中所用的杯子重為0.98N；步驟①中杯子受到的靜摩擦力為0.98N；

（2）分析步驟①、②的現(xiàn)象，可知杯子（包括杯內(nèi)水）受到的總重力增大時(shí)，手與杯壁間的靜摩擦力的增大（選填“增大”、“減小”、“不變”）．杯中水增加時(shí)，杯底受到水的壓強(qiáng)增大（選填“增大”、“減小”、“不變”）．

（3）分析步驟③、④的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)手握杯的力一定時(shí)，手與杯壁間靜摩擦力有一個(gè)最大值，當(dāng)杯子所受的總重力大于這個(gè)最大值時(shí)，杯子會(huì)下滑．

小明猜想：物體間靜摩擦力的最大值與物體間的壓力有關(guān)，壓力越大，靜摩擦力的最大值就越大．

請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證小明的猜想是否正確．

實(shí)驗(yàn)器材：木塊一個(gè)，砝碼若干，彈簧測(cè)力計(jì)．（補(bǔ)充所缺器材）

簡(jiǎn)要做法：用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向由小到大對(duì)置于水平面桌面的木塊施力，記下恰好拉動(dòng)木塊時(shí)的拉力；在木塊上分別加上一個(gè)砝碼、二個(gè)砝碼、三個(gè)砝碼，重復(fù)上述過(guò)程．如何判斷：若每次的拉力相等，則說(shuō)明猜想錯(cuò)誤；若壓力增大，拉力增大，則說(shuō)明猜想正確．

考點(diǎn)

探究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)．

專題

設(shè)計(jì)與制作題；控制變量法；探究型實(shí)驗(yàn)綜合題．

分析

（1）知道杯子的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出被抓到重力．

（2）靜止的物體受到平衡力的作用，根據(jù)平衡力條件進(jìn)行判斷．

（3）知道液體的密度和深度，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式進(jìn)行判斷．

（4）摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，探究最大靜摩擦力跟壓力大小關(guān)系時(shí)，控制接觸面粗糙程度不變，改變壓力大小，用彈簧測(cè)力計(jì)恰好拉動(dòng)物體時(shí)，測(cè)量最大靜摩擦，觀察最大靜摩擦力和壓力大小的關(guān)系．

解答

（1）G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N．

質(zhì)量為100g的杯子豎直靜止在手中，杯子豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的靜摩擦力作用，這兩個(gè)力是平衡力，大小相等，重力是0.98N，所以靜摩擦力也是0.98N．

（2）杯子和水的重增加時(shí)，杯子還靜止在手中，杯子和水受到的重力和杯子受到的靜摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以杯子和水的重增大，杯子受到的靜摩擦力也在增大．

杯子中的水增加時(shí)，水的密度不變，水的深度增大，根據(jù)p=ρgh，所以杯子底受到水的壓強(qiáng)增大．

（3）①要用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力大小，間接測(cè)量最大靜摩擦力大?。孕枰黾訌椈蓽y(cè)力計(jì)．

②簡(jiǎn)要做法：用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向由小到大對(duì)置于水平面桌面的木塊施力，記下恰好拉動(dòng)木塊時(shí)的拉力．在木塊上分別加上一個(gè)砝碼、二個(gè)砝碼、三個(gè)砝碼，重復(fù)上述過(guò)程；

③如何判斷：若每次的拉力相等，則說(shuō)明猜想錯(cuò)誤；若壓力增大，拉力增大，則說(shuō)明猜想正確．

故答案為：（1）0.98；0.98；（2）增大；增大；

（3）實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)；

簡(jiǎn)要做法：用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向由小到大對(duì)置于水平面桌面的木塊施力，記下恰好拉動(dòng)木塊時(shí)的拉力．在木塊上分別加上一個(gè)砝碼、二個(gè)砝碼、三個(gè)砝碼，重復(fù)上述過(guò)程；

如何判斷：若每次的拉力相等，則說(shuō)明猜想錯(cuò)誤；若壓力增大，拉力增大，則說(shuō)明猜想正確．

點(diǎn)評(píng)

（1）靜止的物體受到平衡力的作用，根據(jù)平衡力條件判斷力的大小和方向是比較常用的一種方法．

（2）靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力是不同的．在壓力不變和接觸面不變時(shí)，靜摩擦力可以變化；滑動(dòng)摩擦力在壓力和接觸面不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力是不變的

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