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”）。

解：
(4) 启动跑步机后，鞋子相对于地面保持静止，处于平衡状态，水平方向弹簧测力计对鞋子的拉力与鞋子受到的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此弹簧测力计的示数等于鞋子受到的摩擦力。
答案：等于
(6) 实验中控制了两只鞋子对传送带的压力大小相等，滑动摩擦力越大说明鞋底防滑性能越好，因此弹簧测力计对应示数较大的鞋子防滑性能较好。
答案：较大
(7) 滑动摩擦力的大小只与压力大小、接触面粗糙程度有关，与传送带的运动速度无关，因此提高传送带速度，弹簧测力计示数稳定后，其示数与低速时相比将不变。
答案：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（）

解：
分三个阶段对小杰的受力和运动状态分析：
1. 0~t₁阶段：小杰加速向上运动，合力方向竖直向上，因此他受到的摩擦力$f_1 ＞ G$（$G$为小杰自身重力），对应图丙已画出的较大的恒定摩擦力。
2. $t_1$~$t_2$阶段：小杰匀速向上运动，受力平衡，因此摩擦力$f_2 = G$，该值小于$f_1$，且为恒定值。
3. $t_2$~$t_3$阶段：小杰减速向上运动，合力方向竖直向下，因此摩擦力$f_3 ＜ G$，该值小于$f_2$，且为恒定值。
三个阶段的摩擦力均为恒定值，大小满足$f_1＞f_2＞f_3$，符合该特征的是选项C。
答：C。

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

解：
由图丙可知，0~2s内物体速度为0，处于静止状态，水平方向二力平衡。
由图乙可知，0~2s内拉力大小为2N，因此t=1s时，物体受到的静摩擦力等于拉力，为2N。
由图丙可知，4~6s内物体做匀速直线运动，水平方向二力平衡，结合图乙可知此时拉力为4N，因此物体受到的滑动摩擦力为4N。
t=3s时物体做加速运动，由于地面粗糙程度不变、物体对地面的压力不变，滑动摩擦力大小保持不变，因此此时物体受到的摩擦力为4N。