Question

7．在“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，同學(xué)們提出了以下幾種猜想：
A．與接觸面的壓力大小有關(guān)
B．與接觸面積大小有關(guān)
C．與運(yùn)動的快慢有關(guān)
D．與接觸面的粗糙程度有關(guān)
為了驗證以上猜想是否正確，小慧同學(xué)用一個表面平整的長木板、一個帶鉤的木塊、一塊棉布、一塊毛巾和一只彈簧測力計設(shè)計了如圖1所示的實驗，
實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

序號	實驗條件			測力計示數(shù)/N
	長方形木塊的放置	表面情況	壓力/N
1	平放	木板	8	1.6
2	平放	木板	12	2.4
3	平放	木板	16	3.2
4	側(cè)放	木板	16	3.2
5	豎放	木板	16	3.2
6	平放	木板上鋪棉布	8	2.4
7	平放	木板上鋪毛巾	8	4.0

（1）為了測量滑動摩擦力的大小，應(yīng)在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動木塊．此時，摩擦力的大小就等于彈簧測力計的示數(shù)是利用了二力平衡的條件知識；
（2）由序號1，2，3的三次實驗，可驗證猜想A（填字母）；
（3）要驗證猜想B，應(yīng)選取序號為3、4、5的三次實驗；
（4）根據(jù)表中信息，能否驗證猜想D？能（填“能”或“不能”）；
（5）、由實驗可得出的結(jié)論是：滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無關(guān)；
（6）實驗探究中，小慧采用的實驗探究方法是C；
A．類比法            B．科學(xué)推理法           C．控制變量法
（7）同組的小慧同學(xué)采用如圖1所示的實驗裝置測量木塊與長木板之間的摩擦力時，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，很難讀數(shù)，其原因是木塊沒有保持勻速直線運(yùn)動；
（8）某同學(xué)將圖1實驗裝置改進(jìn)為如圖2所示的裝置：將彈簧測力計一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拉著長木板沿水平地面向右運(yùn)動．
寫出裝置改進(jìn)以后的好處：改進(jìn)后，不論木板是否勻速運(yùn)動，測力計示數(shù)都等于摩擦力的大小，便于操作和讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）實驗中，摩擦力的大小是通過讀取彈簧測力計的拉力得出的，這是依據(jù)了二力平衡的原理，因此，要保持物體做勻速直線運(yùn)動才行；
（2）分析表格中的物理量，哪個變量不同，就是驗證哪個猜想．
（3）“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小有關(guān)”的實驗中，應(yīng)控制壓力和接觸面相同，接觸面積不同；
（4）“探究滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)”時，應(yīng)控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同；
（5）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析；
（6）物理學(xué)中對于多因素或多變量的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
（7）利用二力平衡的條件，通過彈簧測力計的示數(shù)來得到摩擦力的大小，因此是否能保持木塊處于平衡狀態(tài)是實驗過程中的關(guān)鍵．
（8）木塊與彈簧測力計靜止不動，不需要控制木板做勻速直線運(yùn)動，便于實驗操作，便于彈簧測力計讀數(shù)．

解答 解：（1）根據(jù)二力平衡的原理，只有物體做勻速直線運(yùn)動時，拉力才與摩擦力大小相等；
（2）分析表格數(shù)據(jù)，接觸面、放置都相同，壓力不同，測力計示數(shù)不同，所以小慧驗證的是摩擦力的大小與壓力的大小關(guān)系，即猜想A．
（3）“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小有關(guān)”的實驗中，應(yīng)控制壓力和接觸面的粗糙程度相同，接觸面積的大小不同，木塊放置的位置不同，則接觸面積就不相同，故選取序號為3、4、5的三次實驗；
（4）由表格中的數(shù)據(jù)可知：在壓力相同時，木塊在不同的表面上運(yùn)動時，測力計的示數(shù)不同，故可以探究D；
（5）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知：滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無關(guān)；
（6）滑動摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度同時有關(guān)，此選項是在接觸面的粗糙程度一定時，研究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系，是控制變量的研究方法，故選C；
（7）由于在拖動木塊時，很難讓木塊保持勻速直線運(yùn)動達(dá)到平衡狀態(tài)，才導(dǎo)致了彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定，很難讀數(shù)；
（8）木塊與彈簧測力計固定不動，拉動木板運(yùn)動，該實驗設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是：一方面，不需要木板做勻速直線運(yùn)動，便于實驗操作，另一方面，由于測力計靜止便于讀數(shù)．
故答案為：（1）勻速；二力平衡的條件；（2）A；（3）3、4、5；（4）能；（5）滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與接觸面的面積無關(guān)；（6）C；（7）木塊沒有保持勻速直線運(yùn)動；（8）改進(jìn)后，不論木板是否勻速運(yùn)動，測力計示數(shù)都等于摩擦力的大小，便于操作和讀數(shù)．

點(diǎn)評 本題考查了實驗注意事項與實驗分析，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；要明確：滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動速度、接觸面積大小等都沒有關(guān)系．