Question

7．在“探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們提出了以下幾種猜想：
A．與接觸面的壓力大小有關(guān)
B．與接觸面積大小有關(guān)
C．與運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)
D．與接觸面的粗糙程度有關(guān)
為了驗(yàn)證以上猜想是否正確，小慧同學(xué)用一個(gè)表面平整的長(zhǎng)木板、一個(gè)帶鉤的木塊、一塊棉布、一塊毛巾和一只彈簧測(cè)力計(jì)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)條件			測(cè)力計(jì)示數(shù)/N
	長(zhǎng)方形木塊的放置	表面情況	壓力/N
1	平放	木板	8	1.6
2	平放	木板	12	2.4
3	平放	木板	16	3.2
4	側(cè)放	木板	16	3.2
5	豎放	木板	16	3.2
6	平放	木板上鋪棉布	8	2.4
7	平放	木板上鋪毛巾	8	4.0

（1）為了測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小，應(yīng)在水平長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向勻速拉動(dòng)木塊．此時(shí)，摩擦力的大小就等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是利用了二力平衡的條件知識(shí)；
（2）由序號(hào)1，2，3的三次實(shí)驗(yàn)，可驗(yàn)證猜想A（填字母）；
（3）要驗(yàn)證猜想B，應(yīng)選取序號(hào)為3、4、5的三次實(shí)驗(yàn)；
（4）根據(jù)表中信息，能否驗(yàn)證猜想D？能（填“能”或“不能”）；
（5）、由實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無(wú)關(guān)；
（6）實(shí)驗(yàn)探究中，小慧采用的實(shí)驗(yàn)探究方法是C；
A．類比法            B．科學(xué)推理法           C．控制變量法
（7）同組的小慧同學(xué)采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定，很難讀數(shù)，其原因是木塊沒有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（8）某同學(xué)將圖1實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)為如圖2所示的裝置：將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長(zhǎng)木板，實(shí)驗(yàn)時(shí)拉著長(zhǎng)木板沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)．
寫出裝置改進(jìn)以后的好處：改進(jìn)后，不論木板是否勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)示數(shù)都等于摩擦力的大小，便于操作和讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中，摩擦力的大小是通過(guò)讀取彈簧測(cè)力計(jì)的拉力得出的，這是依據(jù)了二力平衡的原理，因此，要保持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)才行；
（2）分析表格中的物理量，哪個(gè)變量不同，就是驗(yàn)證哪個(gè)猜想．
（3）“探究滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制壓力和接觸面相同，接觸面積不同；
（4）“探究滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)”時(shí)，應(yīng)控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同；
（5）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析；
（6）物理學(xué)中對(duì)于多因素或多變量的問(wèn)題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題．每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
（7）利用二力平衡的條件，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)得到摩擦力的大小，因此是否能保持木塊處于平衡狀態(tài)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵．
（8）木塊與彈簧測(cè)力計(jì)靜止不動(dòng)，不需要控制木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，便于實(shí)驗(yàn)操作，便于彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)二力平衡的原理，只有物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力才與摩擦力大小相等；
（2）分析表格數(shù)據(jù)，接觸面、放置都相同，壓力不同，測(cè)力計(jì)示數(shù)不同，所以小慧驗(yàn)證的是摩擦力的大小與壓力的大小關(guān)系，即猜想A．
（3）“探究滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制壓力和接觸面的粗糙程度相同，接觸面積的大小不同，木塊放置的位置不同，則接觸面積就不相同，故選取序號(hào)為3、4、5的三次實(shí)驗(yàn)；
（4）由表格中的數(shù)據(jù)可知：在壓力相同時(shí)，木塊在不同的表面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，故可以探究D；
（5）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無(wú)關(guān)；
（6）滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度同時(shí)有關(guān)，此選項(xiàng)是在接觸面的粗糙程度一定時(shí)，研究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系，是控制變量的研究方法，故選C；
（7）由于在拖動(dòng)木塊時(shí)，很難讓木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡狀態(tài)，才導(dǎo)致了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，很難讀數(shù)；
（8）木塊與彈簧測(cè)力計(jì)固定不動(dòng)，拉動(dòng)木板運(yùn)動(dòng)，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：一方面，不需要木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，便于實(shí)驗(yàn)操作，另一方面，由于測(cè)力計(jì)靜止便于讀數(shù)．
故答案為：（1）勻速；二力平衡的條件；（2）A；（3）3、4、5；（4）能；（5）滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無(wú)關(guān)；（6）C；（7）木塊沒有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)；（8）改進(jìn)后，不論木板是否勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)示數(shù)都等于摩擦力的大小，便于操作和讀數(shù)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)分析，把握住利用控制變量法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基本思路是解答此題的關(guān)鍵所在；要明確：滑動(dòng)摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)速度、接觸面積大小等都沒有關(guān)系．