Question

27、小明在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，設(shè)計了以下實驗方案：
【步驟1】把長方體木塊平放在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使木塊做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的讀數(shù)（如圖甲（a））；
【步驟2】在長方體木塊上放上砝碼（如圖甲（b）），用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使砝碼與木塊一起做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的讀數(shù)；
【步驟3】在水平長木板上鋪上一層棉布，把木塊平放在棉布上（不加砝碼） （如圖甲（c）），用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使木塊做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的讀數(shù)．
（1）比較甲中

（a）（b）

兩圖能說明滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)；比較甲中

（b）（c）

兩圖能說明滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．
（2）在此基礎(chǔ)上小明又猜想滑動摩擦力大小是否會與物體運動速度的大小有關(guān)？請你利用圖中已有器材驗證小明的猜想．寫出你的做法：

利用甲圖的器材，用彈簧測力計分別以不同的速度勻速拉動木塊；觀察測力計的示數(shù)是否相同

．

（3）在研究此問題時，小紅設(shè)計的實驗如圖乙所示，彈簧測力計一端固定，另一端鉤住長方形木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拉長木板，然后讀出彈簧測力計的示數(shù)，即可測出木塊和長木板之間的摩擦力．小明看了小紅的實驗設(shè)計后，認為小紅設(shè)計的實驗優(yōu)于自己設(shè)計的實驗．對此你能說出其中的原因嗎？

木板不一定要做勻速直線運動（或彈簧測力計保持靜止，便于讀數(shù)）

．

Answer 1

分析：（1）采用控制變量法，控制接觸面粗糙程度一定來探究摩擦力的大小和壓力的關(guān)系；控制壓力大小一定來探究摩擦力的大小和接觸面粗糙程度的關(guān)系．
（2）探究摩擦力和物體運動速度的關(guān)系，就要采用控制變量法控制壓力和接觸面粗糙程度一定．
（3）根據(jù)測力計的讀數(shù)和勻速直線運動的控制來分析原因．

解答：解：（1）要說明摩擦力的大小和壓力的關(guān)系，就要采用控制變量法控制接觸面的粗糙程度不同而壓力的大小不同，所以選（a）（b）兩圖；
要說明摩擦力的大小和接觸面粗糙程度的關(guān)系，就要控制壓力一定而接觸面的粗糙程度不同，所以選（b）（c）兩圖；
（2）要探究摩擦力大小和物體運動速度的關(guān)系就要控制壓力和接觸面的粗糙程度都一定，而物體的運動速度不同．
我們可以利用圖的器材，用彈簧測力計分別以不同的速度勻速拉動木塊；觀察測力計的示數(shù)是否相同．
（3）勻速拉動彈簧測力計，勻速是比較難以掌握的，同時運動中讀數(shù)，示數(shù)也不夠準確．采用小紅的方案就可以避免這種問題．
故答案為：
（1）（a）（b）；（b）（c）
（2）利用甲圖的器材，用彈簧測力計分別以不同的速度勻速拉動木塊；觀察測力計的示數(shù)是否相同．
（3）木板不一定要做勻速直線運動（或彈簧測力計保持靜止，便于讀數(shù)）．

點評：此題考察使用控制變量法來探究實驗的能力．難點是第三問，這是我們平時不太注意的．