Question

在科學探究課中，實驗小組同學猜想“滑動摩擦力的大小可能與壓力大小有關”，于是他們選用了重10N的物體完成了如圖1所示的三次實驗：

（1）通過比較______兩圖，可以驗證他們的猜想，得出的結論是：______．
（2）好動腦筋的同學們在甲裝置木板右端又墊了一個木塊，來探究斜面的機械效率．實驗前他們分析：“由于斜面不是光滑的，沿斜面向上拉物體，必定要克服摩擦做額外功，斜面的機械效率一定受摩擦力的影響”．于是他們做了如圖1所示的實驗，在光滑程度一樣而傾斜程度不同的斜面上勻速直線拉動物塊，（如圖2所示）并設計表格記錄實驗數據如下：

實驗 次數	斜面的傾斜程度	物體重G/N	物體上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物體移動距離 s/m	有用功W有/J	總功W總/J	機械效率η	機械效率平均值
1	較緩	5.0	0.10	1.6	0.50	0.50	0.80	63%
2	較陡	5.0	0.15	2.2	0.50	0.75	1.10	68%
3	最陡	5.0	0.25		0.50	1.25

（a）如圖2所示第三次實驗彈簧測力計的示數為______N．
（b）小蘭在對實驗數據處理的過程中出現的錯誤之處是：______．
（c）改正錯誤后，對實驗數據進行分析，你對斜面機械效率問題可獲得的初步結論是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）摩擦力大小的影響因素：壓力大小和接觸面的粗糙程度．要探究滑動摩擦力與壓力大小的關系，需要保持接觸面的粗糙程度相同，改變壓力的大小．
（2）（a）彈簧測力計讀數時要看清量程和分度值，然后根據指針指示的位置讀數；
（b）斜面的機械效率不是固定不變的，它和斜面的傾斜程度、粗糙程度、拉動物體的重力都有關系，因此不能求取平均值．
（c）根據W=FS求出第三次實驗的總功，利用效率公式求出效率，根據實驗記錄，找出相同因素和不同因素，運用控制變量法的思想得出正確的結論．
解答：解：（1）探究滑動摩擦力的大小可能與壓力大小有關時，應控制接觸面的粗糙程度不變，改變壓力的大小，結合圖1可知甲、乙符合．
由圖甲、乙可知，兩者接觸面的粗糙程度相同，乙的壓力大，彈簧測力計的示數也大，即受到的摩擦力大，故可得結論：接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（2）（a）圖示彈簧測力計的量程為5N，分度值是0.2N，指針指在3N下面第1個小格上，所以彈簧測力計的示數為3N+0.2N=3.2N；
（b）影響斜面機械效率的因素有斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度，同一斜面機械效率也不是固定不變的，拉動的物體重力越大，斜面的機械效率越大，因此斜面機械效率是變化的，不應計算平均值．
（c）第3次實驗中，總功為W_總=FS=3.2N×0.5m=1.6J，
斜面的機械效率η=×100%=×100%≈78%；
觀察表中數據，相同因素是斜面的粗糙程度，不同因素是斜面的傾斜程度，根據機械效率的大小，得出的結論是：接觸面粗糙程度相同（或光滑程度相同）時，斜面越陡（或緩），機械效率越高（或低）．
故答案為：（1）甲、乙；接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（2）（a）3.2；（b）斜面的機械效率是變化的，不應計算平均值．（c）接觸面粗糙程度相同（或光滑程度相同）時，斜面越陡（或緩），機械效率越高（或低）．
點評：本題重點考查了控制變量法的思想在實驗中的具體應用，采用控制變量法研究的實驗，在歸納結論時，一定要看清不變量和變量，一般是在（不變量）相同時，物理量與（變量）有關．