Question

同學們以“探究摩擦力大小與哪些因素有關”為課題進行了如下探究：如圖所示，下表是某小組同學利用長木板、毛巾、2塊完全相同的帶鉤木塊、彈簧測力計等器材，在實驗探究時得到的一組實驗數據：

實驗次數	與木塊的摩擦面	木塊的放置方式	彈簧測力計的示數/N
1	木板表面	一木塊平放	1.8
2	木板表面	一木塊平放	2.9
3	毛巾表面	一木塊平放	2.4
4	木板表面	兩木塊疊放	3.6

（1）你認為表中哪個數據是不合理的，    次數據；正確使用測力計的情況下，造成這個錯誤的可能原因是   
（2）分析第1和第4兩次實驗數據，得出的結論是    相同時，    越大，滑動摩擦力越大．分析    兩次的實驗數據，還可以得到與（2）不同的結論是：    ．
（3）小麗同學提出了一個問題：摩擦力的大小與接觸面積的大小是否有關呢？然后她將木塊沿豎直方向截取一半后，測得木塊所受摩擦力變為原來的一半，她由此得出：摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小，你認為她的探究過程存在的缺陷是    ．
要“探究摩擦力的大小與接觸面積的大小是否有關”應該選擇一個    （填“長方體”或“正方體”）木塊，至少需要通過做    次實驗才能得出較為準確的結論．

Answer 1

【答案】分析：（1）滑動摩擦力大小的影響因素有：壓力大小、接觸面的粗糙程度，壓力和接觸面的粗糙程度都相同時摩擦力的大小應該相同，由二力平衡條件知木塊勻速直線運動時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數；
（2）利用控制變量法，找出相同量和不同量，得出結論；要得到滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系應控制壓力的大小不變，分析數據得出結論；
解答：解：
（1）分析1、2兩次實驗可知，實驗條件相同，彈簧測力計的示數應該不變，因此必定有一個出現了問題，再與實驗3的結果相比較可以看出，第2次實驗的2.9N顯然是偏大了，造成這一結果的原因，可能是由于沒有勻速拉動木塊造成的；
（2）第1和第4兩次實驗中，接觸面相同，木塊的壓力不同，彈簧測力計的示數不同，因此可得出在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，摩擦力越大；
分析第1次和第3次實驗數據可知，壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，彈簧測力計的示數不同，且接觸面越粗糙摩擦力越大，故可得結論：壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（3）根據控制變量法的要求，在研究摩擦力大小與接觸面積大小是否有關時，應保持壓力、接觸面的粗糙程度不變，因此，小麗的設計明顯違背了控制變量法的要求；最簡便的做法是選擇一個長方體木塊，這樣在壓力不變的情況下，可通過改變不同的側面來改變接觸面積的大小，至少通過兩次實驗，可得出相應的結論．
故答案為：
（1）第2；沒有勻速拉動木塊造成的；
（2）接觸面的粗糙程度；壓力；1和3；壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（3）沒有控制變量（或沒有控制壓力不變）；長方體；2．
點評：理解和運用控制變量法，是解決此題中多個問題的關鍵，對此題中牽扯到了三個因素，我們一定要明確摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關，與接觸面積的大小無關．同時，在分析實驗數據時，還要一定要特別注意如果不能勻速拉動彈簧測力計，可能對測量結果造成的影響．