Question

2．小明要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：①接触面所受的压力大小；②接触面的粗糙程度．他向老师求助，老师给他提供了以下实验器材：木板，棉布，形状相同且都带有挂钩 （图中未画出） 的木块和大理石块 （木块明显比大理石块粗糙），弹簧测力计，并鼓励小明自己设计实验方案．小明利用老师所提供的实验器材，通过如图所示实验操作来验证他的猜想：
（1）小明在实验时，用弹簧测力计拉木块在水平木板 （或棉布） 上做匀速直线运动，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．
（2）如果小明要探究猜想①，他应该选择甲、乙两幅图所示的实验步骤来操作，根据图中弹簧测力计的示数可得出结论：在接触面的粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）小明在探究猜想②时，比较甲和丙两组数据得出结论：接触面的越粗糙，滑动摩擦力就越大．老师指出这样得出的结论是不对的．理由是：没有控制接触面的压力大小相等．
（4）在小明最终利用上述方案完成探究后，老师又提出：如果不使用棉布，能否利用剩下的器材完成猜想②的探究？请您帮小明设计一种符合老师要求且切实可行的实验方案，将实验步骤简述如下：将木块和大理石上下叠放在一起，第一次大理石在上，木块在下，匀速拉动木块；第二次木块在上，大理石在下，匀速拉动大理石块，比较两次弹性测力计的示数大小可以得出结论．．

Answer 1

分析 利用测力计的示数来反应摩擦力的大小，是根据二力平衡的条件．因此要让木块做匀速直线运动．研究摩擦力大小与什么因素有关，要利用控制变量法来研究．研究与压力大小是否有关，必须要保证压力大小不同．据此可对实验中的现象进行分析，同时也可对改变的实验进行设计．

解答 解：（1）在实验时，用弹簧测力计拉木块在水平上做匀速直线运动，根据二力平衡条件，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．
（2）如果小明要探究猜想①，即摩擦力与接触面所受的压力大小是否有关，应控制接触面相同，所以他应该选择甲、乙两幅图所示的实验步骤来操作，根据图中弹簧测力计的示数可得出结论：在接触面的粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大．
（3）在探究猜想②时，即探究摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关时，应控制压力大小相同，而比较甲和丙两组数据时，压力大小也不相同，不符合控制变量法的要求，因此得出的结论是不可靠的．
（4）在没有两个不同的接触面，而又要完成对猜想②探究的情况下，可将木块和大理石上下叠放在一起，第一次大理石在上，木块在下，匀速拉动木块；第二次木块在上，大理石在下，匀速拉动大理石块，比较两次弹性测力计的示数大小可以得出结论．
故答案为：（1）匀速直线；
（2）甲、乙；压力越大；
（3）没有控制接触面的压力大小相等；
（4）将木块和大理石上下叠放在一起，第一次大理石在上，木块在下，匀速拉动木块；第二次木块在上，大理石在下，匀速拉动大理石块，比较两次弹性测力计的示数大小可以得出结论．

点评 此题要把握一个原理两个方法：原理就是二力平衡的原理，两个方法则是转换法和控制变量法的应用．合理运用方法，熟知影响滑动摩擦力的因素可顺利解答．