Question

17．在探究了水平拉動物體時拉力的大小和接觸面大小無關(guān)后，某小組同學(xué)繼續(xù)研究水平拉力和其他因素的關(guān)系，他們將質(zhì)量不同的物塊分別放置在水平的木板和橡膠板上，并用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動物塊，如圖1所示．實驗數(shù)據(jù)分別記錄在表一、表二中．
表一    木板

實驗序號	質(zhì)量（克）	拉力（牛）
1	400	2.0
2	500	2.5
3	600	3.0

表二    橡膠板

實驗序號	質(zhì)量（克）	拉力（牛）
4	400	2.8
5	500	3.5
6	600	4.2

①分析比較實驗序號1與2與3或4與5與6的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：在同一水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，拉力大小與物體的質(zhì)量成正比．
②分析比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：沿水平方向勻速拉動質(zhì)量相同的物體，接觸面的材料不同，拉力的大小不同．
③為了繼續(xù)探究拉動物體時拉力大小與拉力方向的關(guān)系，他們把質(zhì)量為600克的物塊放在木板上繼續(xù)實驗，并用更精密的儀器測量拉力．如圖2所示，實驗中逐漸增大拉力與水平面的夾角α，勻速拉動木塊，數(shù)據(jù)記錄在表三中．
表三

實驗序號	夾角α（度）	拉力（牛）
7	10	2.79
8	20	2.71
9	30	2.68
10	40	2.75
11	50	2.92
12	60	3.21

分析表三中數(shù)據(jù)，可得初步結(jié)論：在同一水平面上勻速拉動同一物體，拉力方向隨水平面夾角增大時，拉力先減小后增大．
根據(jù)表三中數(shù)據(jù)，他們認為當(dāng)夾角α為某一角度時，拉力可能最小，為了找到這一角度，還應(yīng)該在夾角α為20°～40°度的范圍內(nèi)進一步探究．
④他們還猜想拉力最小時的角度α可能與水平面的粗糙程度有關(guān)，為驗證這一猜想，他們應(yīng)設(shè)計的實驗步驟是：B、E、F（請選填下列各項中的字母）．
A．將質(zhì)量不同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上
B．將質(zhì)量相同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上
C．將質(zhì)量不同的物塊放置在粗糙程度相同的水平面上
D．用力沿水平方向勻速拉動物塊
E．用力沿不同方向勻速拉動物塊
F．記錄數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 ①根據(jù)控制變量法可判斷：實驗次數(shù)1、2、3控制的是接觸面積和粗糙程度，改變的質(zhì)量，研究拉力與質(zhì)量大小的關(guān)系；
②比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數(shù)據(jù)是壓力相同，研究拉力與接觸面的粗糙程度；
③分析表三實驗結(jié)論，接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，但拉力與水平面的夾角不同，拉力也隨之變化，根據(jù)數(shù)據(jù)即可分析；
④根據(jù)控制變量法可判斷拉力最小時的角度α可能與水平面的粗糙程度有關(guān)時應(yīng)控制不變的物理量是接觸面積、粗糙程度和壓力，由此可設(shè)計實驗步驟．

解答 解：①比較實驗次數(shù)1、2、3或4、5、6的數(shù)據(jù)可知：接觸面積和粗糙程度相同，物體質(zhì)量增大，則拉力大小增大，且拉力大小與物體的質(zhì)量成正比，所以可得出的初步結(jié)論是：拉力大小與物體的質(zhì)量成正比；
②比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數(shù)據(jù)可知：質(zhì)量相同的物體在不同材料的接觸表面上運動，拉力的大小不同，所以可得出的初步結(jié)論是：沿水平方向勻速拉動質(zhì)量相同的物體，接觸面的材料不同，拉力的大小不同；
③分析表三實驗結(jié)論，接觸面積、粗糙程度和物體質(zhì)量都相同，但拉力與水平面的夾角增大時，拉力先減小后增大，由此分析可得：在同一水平面上勻速拉動同一物體，拉力方向隨水平面夾角增大時，拉力先減小后增大；
根據(jù)表三中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)夾角α在20°～40°范圍內(nèi)時，拉力有最小值；所以為了找到這一角度，還應(yīng)該在夾角α為20°～40°（或20°～30°或30°～40°）的范圍內(nèi)進一步探究．
④根據(jù)控制變量法可知：應(yīng)控制接觸面積和壓力不變，觀察角度α為30度時，拉力在粗糙程度不同的水平面上勻速運動，拉力是否為最小，所以實驗步驟為：
1、將質(zhì)量相同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上，
2、用力沿不同方向勻速拉動物塊，
3、記錄數(shù)據(jù)．
所以正確的步驟：B、E、F．
故答案為：①拉力大小與物體的質(zhì)量成正比；
②沿水平方向勻速拉動質(zhì)量相同的物體，接觸面的材料不同，拉力的大小不同；
③在同一水平面上勻速拉動同一物體，拉力方向隨水平面夾角增大時，拉力先減小后增大；20°～40°（或20°～30°或30°～40°）；
④B、E、F．

點評 （1）把握住利用控制變量法分析實驗結(jié)論的基本思路是解答此題的關(guān)鍵所在．
（2）物體勻速直線運動時，拉力大小的影響因素與粗糙程度和壓力有關(guān)．