典例3 小金想比较某品牌两款运动鞋的防滑性能,他设计了如图所示的实验,实验步骤如下：

(1)将两款运动鞋各取一只,用弹簧测力计分别称出它们的重力。
(2)用弹簧测力计挂起较轻的那只鞋子,再向里面缓慢加入细沙,直至弹簧测力计示数与较重鞋子重力的示数相同。
(3)在跑步机的传送带上按图示方式摆放实验用品,将弹簧测力计正确调零后,其一端固定在跑步机上,另一端钩住鞋子。
(4)启动跑步机,待弹簧测力计示数稳定后记录,该示数(选填“大于”“等于”或“小于”)鞋子受到的摩擦力。
(5)换另一只鞋子,重复步骤(4),并记录数据。
(6)比较步骤(4)、(5)中两次弹簧测力计示数,对应示数(选填“较大”或“较小”)的鞋子防滑性能较好。
(7)如果在步骤(4)中提高传送带速度,那么弹簧测力计示数稳定后,其示数与低速时相比将(选填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)等于
(6)较大
(7)不变

变式3-1 小杰与同学进行爬杆比赛,如图甲所示是小杰在比赛中某时刻的情形,小杰向上爬的$v - t$图像如图乙所示,但他所受摩擦力$f与时间t的f - t$图像漏画了一部分,如图丙所示,若将之补充完整,应是下列选项中的()

C

小杰爬杆时受竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力f。
0-t₁：向上加速，合力向上，f₁＞G（图丙中0-t₁段f为较高值，符合）；
t₁-t₂：匀速向上，合力为0，f₂=G（需补充一段介于f₁和f₃之间的水平线段）；
t₂-t₃：向上减速，合力向下，f₃＜G（图丙中t₂-t₃段f为较低值，符合）。
t₁-t₂段f应恒定且介于f₁（＞G）与f₃（＜G）之间，选项C符合。

变式3-2 如图甲所示的物体放在粗糙程度不变的水平地面上,用方向不变的力$F$向右拉物体,拉力$F$的大小随时间的变化关系如图乙所示,物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示,则在$t = 1\mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$\mathrm{N}$；$t = 3\mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为$\mathrm{N}$。

$2$；$4$

1. 分析$t = 1\mathrm{s}$时：
从图丙可知，$0 - 2\mathrm{s}$物体处于静止状态，此时物体在水平方向受到的拉力和静摩擦力是一对平衡力。
由图乙可知，$t = 1\mathrm{s}$时，拉力$F = 2\mathrm{N}$，根据二力平衡条件，此时物体受到的摩擦力$f = F = 2\mathrm{N}$。
2. 分析$t = 3\mathrm{s}$时：
从图丙可知，$4 - 6\mathrm{s}$物体做匀速直线运动，此时物体在水平方向受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。
由图乙可知，$4 - 6\mathrm{s}$拉力$F' = 4\mathrm{N}$，根据二力平衡条件，此时滑动摩擦力$f' = F' = 4\mathrm{N}$。
因为滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，在$2 - 4\mathrm{s}$物体做加速运动，压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变，即$t = 3\mathrm{s}$时，物体受到的摩擦力为$4\mathrm{N}$。