Question

8．科學探究的過程一般要經歷“提出問題”、“猜想與假設”、“實驗和論證”等環(huán)節(jié)．在“探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關”的實驗中，小華同學提出了三個猜想：
猜想A：摩擦力的大小與壓力的大小有關．
猜想B：摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關．
猜想C：摩擦力的大小與物體運動的速度有關．
為了驗證這三個猜想，小華同學設計了如圖所示的實驗：

（1）在實驗中，為了使摩擦力大小等于測力計示數，小華應該用測力計沿水平方向拉著物體做勻速直線運動．
（2）由圖甲和圖乙兩個實驗可知，摩擦力的大小與壓力的大小有關．
（3）由圖甲和圖丙兩個實驗可知，摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關．
（4）為了驗證猜想C是否正確，小華同學用圖甲裝置進行了三次實驗，實驗記錄如下：

實驗次數	木塊運動速度（m/s）	測力計示數（N）
1	0.05	0.6
2	0.10	0.6
3	0.15	0.6

由實驗記錄可知，猜想C是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的．
（5）在實驗探究中，小華同學應用的研究物理問題的方法是控制變量法．
（6）若小華選用正確的實驗裝置進行實驗得到下表所記錄的實驗數據，請根據數據在所給坐標中作出摩擦力的大小f與接觸面受到的壓力大小N之間的關系圖象．

N/N	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
f/N	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2

（7）根據圖象可以得出f與N的關系是成正比．

Answer 1

分析 （1）滑動摩擦力是產生在物體接觸面上的力，因此，在測量時應運用轉換法，通過二力平衡的原理，借助彈簧測力計的拉力將其測出．因此，在拉動木塊時要求沿水平方向做勻速直線運動，使拉力與摩擦力成為一對平衡力；
（2）根據影響摩擦力大小的兩個因素，結合控制變量法，可對圖甲、圖乙中的變量和控制量進行分析；
（3）圖甲、圖丙中的變量是接觸面，而控制量是壓力的大小，據此進行分析；
（4）從數據中觀察速度的大小是否對彈簧測力計的拉力構成了影響，從而判斷猜想C是否成立；
（5）物理學中，在研究一個量與多個變量之間的關系時，往往要先控制某些量，每次只研究與其中一個變量的關系，這就是控制變量法．
（6）在作圖時，首先根據表格中的數據描點，后將各點用平滑的曲線連接起來．
（7）分析圖象，觀察摩擦力大小與壓力大小的變化情況，得出摩擦力大小與壓力之間的關系．

解答 解：（1）因為只有木塊做勻速直線運動時，摩擦力和拉力才是一對平衡力，它們的大小才會相等，因此，實驗中應用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動；
（2）影響滑動摩擦力的因素有壓力的大小和接觸面的粗糙程度，三次實驗中，圖甲和圖乙的實驗符合接觸面的粗糙程度相同，壓力不同的實驗條件，能說明摩擦力的大小與壓力的大小有關；
（3）圖甲和圖丙的實驗相比較，兩次的壓力相同，只是改變了接觸面的粗糙程度，而拉力的大小不同，因為可說明摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關；
（4）從表格中的數據可以看出，三次實驗中木塊運動的速度越來越大，而拉力的大小卻始終不變，因此可證明，猜想C是錯誤的，即摩擦力的大小與運動的速度無關；
（5）本實驗中，分別探究了摩擦力與壓力大小和接觸面粗糙程度，以及與物體運動速度多個變量之間的關系，運用的是控制變量的方法．
（6）根據表格中數據進行描點，并用平滑的曲線連接起來，得到摩擦力與壓力關系圖象，如圖所示．

（7）由圖象可知，摩擦力f與壓力N大小關系是一條上升的直線，故可得出：在接觸面粗糙程度一定的情況下，摩擦力與壓力成正比．
故答案為：
（1）勻速直線；（2）甲；乙；（3）接觸面的粗糙程度；（4）錯誤；（5）控制變量法；（6）如圖所示；（7）正比．

點評 本實驗中初中物理中較為典型的探究實驗之一，主要運用了轉換法和控制變量的研究方法，這是實驗成功的基礎，也是我們應該熟練掌握的實驗技能．同時，二力平衡條件的運用、對實驗結論的正確分析，也是我們應該從這類實驗題中應該學到的．