【分析】
1. 第(1)问:要测量滑动摩擦力的大小,根据二力平衡的原理,当物块做匀速直线运动时,弹簧测力计对物块的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小,所以需要让物块做匀速直线运动。
2. 第(2)问:分析(a)、(b)两图,二者接触面都是木板,粗糙程度相同,(b)中物块A上放置了砝码,压力更大,弹簧测力计的示数更大,说明滑动摩擦力更大,由此可得出接触面粗糙程度相同时,压力对滑动摩擦力的影响。
3. 第(3)问:分析(a)、(c)两图,二者压力相同(都是物块A的重力),接触面分别是木板和毛巾,毛巾更粗糙,弹簧测力计示数$F_{1} < F_{3}$,说明滑动摩擦力更大,由此可得出压力一定时,接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响。
4. 第(4)问:已知接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力是物块A的重力,(d)中压力是物块A和B的总重力(二者重力相同),即(d)中压力是(c)的2倍,所以滑动摩擦力也为2倍,匀速运动时拉力等于滑动摩擦力,因此$F_{4}:F_{3}=2:1$。
【解析】
(1) 根据二力平衡条件,当物块沿水平方向做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小,因此实验中需拉着物块做匀速直线运动。
(2) 对比(a)、(b)两图,接触面粗糙程度相同,(b)中物块A的压力更大,弹簧测力计示数更大,滑动摩擦力更大,可得结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3) 对比(a)、(c)两图,压力相同,(c)中接触面为毛巾,比木板更粗糙,弹簧测力计示数$F_{1} < F_{3}$,滑动摩擦力更大,可得结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4) 由题意,接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力为$G_A$,(d)中压力为$G_A+G_B=2G_A$,则滑动摩擦力$f_4=2f_3$;由于物块做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,因此$F_4:F_3=f_4:f_3=2:1$。
【答案】
(1) 匀速直线
(2) 压力
(3) 接触面越粗糙
(4) $2:1$
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡的应用、控制变量法
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的经典实验,核心考查控制变量法的应用和二力平衡原理的理解,需要学生通过对比实验,明确不同变量对滑动摩擦力的影响,掌握实验分析的方法。
【难度系数】
0.7