Question

科學探究活動通常包括以下幾個環節，提出問題：猜想與假設，制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等，一位同學在學習了滑動摩擦力之后，認為滑動摩擦力的大小可能與兩物體接觸面積的大小有關，于是他通過實驗探究這個問題．
（1）這位同學認為，滑動摩擦力的大小與兩物體的面積的大小成正比，這屬于上述科學探究的______環節．
（2）這完成本實驗，需要自己制做木塊，他制做的木塊應是下列選項中的______．
A．各面粗糙程度相同的正方體     B．各面粗糙程度不同的正方體
C．各面粗糙程度相同．長寬高各不相同的長方體
D．各面粗糙程度不相同，長寬高各不相同的長方體
（3）本實驗中，該同學設計了兩種實驗方安案：

方案一：木板水平固定，通過彈簧秤水平拉動木塊，如圖（甲）所示．
方案二：木塊與彈簧秤相連，彈簧秤水平固定，通過細繩水平拉動木板．如圖（乙）所示．
①上述兩種方案中，你認為更合理的是______（填“方案一”或“方案二”）
理由是______．
②實驗中我們根據彈簧測力計的讀數就可以測出滑動摩擦力大小，其運用的原理是______．
（4）在上述實驗的基礎之上，該同學又想起物體所受滑動摩擦力大小與壓力大小成正比，即f=μN（f表示摩擦力、N表示壓力、μ為動摩擦因數即正比例系數）；為了用彈簧測力計測定兩木塊A和B間的動摩擦因數μ，該同學使用了如圖所示的實驗方案．
若A和B的重力分別為100N和150N，當甲中A被拉動時，彈簧測力計a示數為60N，b示數為110N，則A、B間的動摩擦因數為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）針對所研究的問題提出自己的看法，因為結論的正確性有待于實驗的探究結果，因此，這屬于科學探究的“猜想與假設”環節；
（2）根據控制變量法的要求，此實驗要求保持壓力和接觸面的粗糙程度不變，據此可判斷各選項是否符合實驗要求；
（3）實驗中我們是根據拉力與摩擦力是一對平衡力的原理，才通過測力計讀出摩擦力大小的，因此，在操作時要保持物體做勻速直線運動，這也是實驗操作中較難保持的地方，方案二的改進則很好地解決了這一問題；
（4）根據公式f=μN可對動摩擦因數進行計算，但關鍵是要分析出摩擦力f的大小．
解答：解：（1）針對實驗的目的，這位同學提出了自己的想法，這屬于科學探究的“猜想與假設”環節；
（2）在探究摩擦力大小與接觸面積大小的關系，必須要保證壓力與接觸面的粗糙程度不變，只改變接觸面積的大小，因此，只有選項C符合題意；
（3）①比較兩種實驗方案的操作過程可以看出，甲中物體在彈簧測力計作用下很難控制它一直做勻速直線運動，而乙中拉動的是木板，彈簧測力計與木塊相對靜止，此時讀數更準確．
②通過彈簧測力計的示數得出摩擦力的大小，這是利用了二力平衡的原理；
（4）由題意可知，兩物體接觸面受到的壓力等于B的重力，即N=150N，彈簧測力計a的示數等于兩物體接觸面間摩擦力的大小，即f=60N．
由公式f=μN得，μ===0.4．
故答案為：（1）猜想與假設；（2）C；（3）①方案二；甲中物體在彈簧測力計作用下很難控制它一直做勻速直線運動、乙中彈簧測力計靜止時讀數更準確；②二力平衡原理；（4）0.4．
點評：通過此實驗主要考查了對科學探究實驗過程的熟悉、對控制變量法的運用以及對實驗操作過程的合理改進等．在對動摩擦因數的計算中，要依據題目中所提供的信息，在理解的基礎上進行活學活用，在這里關鍵是要分析出f與N的大小．