Question

27、小明在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的實驗中，設計了以下實驗方案：
【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（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；
【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．
（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；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．
（2）在此基礎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？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；觀察測力計的示數是否相同

．

（3）在研究此問題時，小紅設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，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計后，認為小紅設計的實驗優于自己設計的實驗．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）

．

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系．
（2）探究摩擦力和物體運動速度的關系，就要采用控制變量法控制壓力和接觸面粗糙程度一定．
（3）根據測力計的讀數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，示數也不夠準確．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）．

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．