Question

8．科学探究的过程一般要经历“提出问题”、“猜想与假设”、“实验和论证”等环节．在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中，小华同学提出了三个猜想：
猜想A：摩擦力的大小与压力的大小有关．
猜想B：摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
猜想C：摩擦力的大小与物体运动的速度有关．
为了验证这三个猜想，小华同学设计了如图所示的实验：

（1）在实验中，为了使摩擦力大小等于测力计示数，小华应该用测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动．
（2）由图甲和图乙两个实验可知，摩擦力的大小与压力的大小有关．
（3）由图甲和图丙两个实验可知，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
（4）为了验证猜想C是否正确，小华同学用图甲装置进行了三次实验，实验记录如下：

实验次数	木块运动速度（m/s）	测力计示数（N）
1	0.05	0.6
2	0.10	0.6
3	0.15	0.6

由实验记录可知，猜想C是错误（选填“正确”或“错误”）的．
（5）在实验探究中，小华同学应用的研究物理问题的方法是控制变量法．
（6）若小华选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据，请根据数据在所给坐标中作出摩擦力的大小f与接触面受到的压力大小N之间的关系图象．

N/N	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
f/N	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2

（7）根据图象可以得出f与N的关系是成正比．

Answer 1

分析 （1）滑动摩擦力是产生在物体接触面上的力，因此，在测量时应运用转换法，通过二力平衡的原理，借助弹簧测力计的拉力将其测出．因此，在拉动木块时要求沿水平方向做匀速直线运动，使拉力与摩擦力成为一对平衡力；
（2）根据影响摩擦力大小的两个因素，结合控制变量法，可对图甲、图乙中的变量和控制量进行分析；
（3）图甲、图丙中的变量是接触面，而控制量是压力的大小，据此进行分析；
（4）从数据中观察速度的大小是否对弹簧测力计的拉力构成了影响，从而判断猜想C是否成立；
（5）物理学中，在研究一个量与多个变量之间的关系时，往往要先控制某些量，每次只研究与其中一个变量的关系，这就是控制变量法．
（6）在作图时，首先根据表格中的数据描点，后将各点用平滑的曲线连接起来．
（7）分析图象，观察摩擦力大小与压力大小的变化情况，得出摩擦力大小与压力之间的关系．

解答 解：（1）因为只有木块做匀速直线运动时，摩擦力和拉力才是一对平衡力，它们的大小才会相等，因此，实验中应用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动；
（2）影响滑动摩擦力的因素有压力的大小和接触面的粗糙程度，三次实验中，图甲和图乙的实验符合接触面的粗糙程度相同，压力不同的实验条件，能说明摩擦力的大小与压力的大小有关；
（3）图甲和图丙的实验相比较，两次的压力相同，只是改变了接触面的粗糙程度，而拉力的大小不同，因为可说明摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
（4）从表格中的数据可以看出，三次实验中木块运动的速度越来越大，而拉力的大小却始终不变，因此可证明，猜想C是错误的，即摩擦力的大小与运动的速度无关；
（5）本实验中，分别探究了摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度，以及与物体运动速度多个变量之间的关系，运用的是控制变量的方法．
（6）根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来，得到摩擦力与压力关系图象，如图所示．

（7）由图象可知，摩擦力f与压力N大小关系是一条上升的直线，故可得出：在接触面粗糙程度一定的情况下，摩擦力与压力成正比．
故答案为：
（1）匀速直线；（2）甲；乙；（3）接触面的粗糙程度；（4）错误；（5）控制变量法；（6）如图所示；（7）正比．

点评 本实验中初中物理中较为典型的探究实验之一，主要运用了转换法和控制变量的研究方法，这是实验成功的基础，也是我们应该熟练掌握的实验技能．同时，二力平衡条件的运用、对实验结论的正确分析，也是我们应该从这类实验题中应该学到的．