Question

為了測定木塊所受到的滑動摩擦力，兩個實驗小組分別設計了甲、乙兩種實驗方案，實驗裝置如圖所示．實驗中不計彈簧測力計的重力．
甲方案：在水平實驗桌面上將木板用線拉住，通過彈簧測力計沿木板方向水平拉木塊，使木塊在木板上面勻速滑動，此時彈簧測力計的示數(shù)就等于滑動摩擦力的大小．
乙方案：將木板放在水平實驗桌面上，用線通過彈簧測力計水平地拉住木塊，水平拉木板，當木塊靜止時，彈簧測力計的示數(shù)就等于滑動摩擦力的大小．

（1）他們利用圖甲所示裝置進行了實驗，先用彈簧測力計勻速拉著木塊沿長木板滑動，此時彈簧測力計對木塊的拉力與木塊受到的摩擦力是一對

平衡

力．
（2）在探究滑動摩擦力的大小與壓力大小的關(guān)系時，他們應控制接觸面的粗糙程度不變，改變

壓力

；實驗中應用了

控制變量

的研究方法．
（3）實驗中他們發(fā)現(xiàn)很難，很難讀數(shù)，原因是：

實驗時很難保持勻速直線運動

；為了解決上述問題，小明同學對實驗裝置進行了改進，如圖14乙所示．利用該裝置的優(yōu)點是：

只需要拉動木板運動就行，不需要保持勻速運動

．
（4）所以從實驗誤差方面考慮，應選擇

乙

方案．

Answer 1

分析：（1）對摩擦力的測量是采用“轉(zhuǎn)換法”進行的，只有當彈簧測力計拉動木塊勻速運動時，拉力才與摩擦力成為一對平衡力，它們大小相等；
（2）滑動摩擦力的大小跟壓力大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)，研究其中一個時，根據(jù)控制變量法，應控制另一個量保持不變；
（3）甲方案是讓木塊處于勻速直線運動狀態(tài)，來保證摩擦力等于拉力，不容易控制；
（4）乙方案是讓物體處于靜止狀態(tài)來保證摩擦力等于拉力，容易實現(xiàn)；

解答：解：（1）彈簧測力計測量摩擦力，利用了二力平衡的知識，當木塊做勻速直線運動時，受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等；
（2）探究滑動摩擦力的大小與壓力大小的關(guān)系時，根據(jù)控制變量法可知，需要控制接觸面的粗糙程度相同，只需改變壓力大小；
（3）①甲方案中水平方向上木塊受到拉力和摩擦力的作用，彈簧測力計的示數(shù)顯示的是拉力的大小，只有木塊勻速直線運動時，摩擦力和拉力的一對平衡力，摩擦力的大小等于拉力大小．實驗時很難保持勻速直線運動，造成誤差；
②滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，在乙方案中兩者都沒有發(fā)生變化，木板是勻速直線運動還是變速直線運動，都不會改變木塊受到的摩擦力的大小，木塊總是靜止的，所以摩擦力總和拉力相同；速度大小不影響實驗結(jié)果，只需要拉動木板運動就行，不需要保持勻速運動，此方案誤差很小；
（4）乙方案，因為在甲方案中，要保持木塊的勻速運動中讀數(shù)，不容易讀得準確．乙方案中，彈簧秤是靜止的，讀數(shù)容易讀得準確．
故答案為：（1）平衡；（2）壓力；控制變量；（3）實驗時很難保持勻速直線運動；只需要拉動木板運動就行，不需要保持勻速運動；（4）乙．

點評：探究實驗的設計必須遵循科學性原則，簡便性原則，可操作性原則以及準確性原則．此題考查學生在兩個實驗方案中，就可操作性以及準確性方面做出正確判斷的能力．