探究滑动摩擦力

Question

在探究滑动摩擦力的影响因素时，要求测力计匀速拉动。关于这一点，我们老师给了一个该进的方案。如图：图上表示拉动阴影（即木块）下面的长木板，箭头左边是“F”，保持测力计和木块不动。
固定弹簧秤和木块，在木块下抽出木板，滑动摩擦力就等于此时弹簧测力计示数。当然木板可以不用匀速拉出。

但既然不用匀速，那为什么加速拉动木板时，弹簧测力计的示数会大于木块和木板间的滑动摩擦力大小呢？

谢谢，急需。

Answer 1

先来分析一下原来的方案：
1、木板（下面）静止，匀速拉动木块（上面）
这应该原来的方案对吗？这里有个关键的字：匀速。如果不是匀速运动，牛顿第一定律告诉我们：任何物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。目前的状态是非匀速也非静止，合力不会为零，但是要用人手匀速拉动上面的木块，真的很难做到。
2、木块和弹簧秤固定的，拉动下面的木板
这是老师提出的改进方案，这样做法就是上面的木块和弹簧秤静止！这个比让木块匀速运动要容易做到。不管你匀不匀速拉出下面的木板，上面的木块都是静止的！弹簧秤的读数就是木块与木块之间的滑动摩擦力。
至于你的最后一句话，我看得不是很明白，你的意思是说，目前的方案加速拉动下面的木板，弹簧测力计的示数会比匀速拉动的大？还是跟那个力相比？

Answer 2

图中的状态达到稳定后，无论下面的木块怎样运动，上面的木块相对于下面的木块是运动的，因此受动摩擦力，上面的木块相对于地面来说是静止的，因此是处于平衡状态，即弹簧的弹力等于上面木块所受的滑动摩擦力；当状态还未达到稳定的过程中，下面的木块加速运动，上面的木块也要加速运动，因此弹簧测力计的示数会大于木块和木板间的滑动摩擦力。
另一种情况是，下面的木块不动，上面的木块运动来测滑动摩擦力，则这时上面的木块和弹簧要一起做匀速直线运动时才有弹簧的弹力等于上面木块所受的滑动摩擦力，加速则大于，减速则小于。

Answer 3

你说得有问题！木块是固定的吧？固定的话F就应该等于滑动摩擦力了！！
拉动木板时，无论是以什么状态拉出，必然造成木块相对于木板的滑动！对于木板，若是加速拉动，则F-f=Ma，即拉力大于摩擦力；而对于木块来说，无论如何，木块都是固定的！而滑动摩擦力f=µmg，绝对是不会变的！要达到平衡，则弹簧拉力T=f，如此才能达到平衡态！
我只是奇怪，你为什么说加速拉出时示数会偏大呢？
大家，木块是固定的啊！！

Answer 4

你是在做实验时发现加速拉动木板时，弹簧测力计的示数会大于木块和木板间的滑动摩擦力大小的是吧，从理论上来说，弹簧测力计的示数是等于滑动摩擦力的，但是这仅仅是理论值，实际中我们不可能做到的。所以有一些误差是在所难免的，比如拉动时木板不是水平了、木板与木块接触面过于粗糙了等等。都会由于变速拉动木块导致测力计示数变化！

Answer 5

按照理论上计算，老师提供的方案，下面的木板不管是否匀速拉出，弹簧秤的读数应该都是相同的等于木块的摩擦力。但在实验中可能出现一个瞬间大于摩擦力的情况，因为弹簧伸长的过程中木块会产生一定速度，在消耗木块动能过程中，弹簧秤读数会大于摩擦力，等木块相对弹簧静止后应该读数等于摩擦力。