Question

同學們在探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關”時提出如下猜想：
猜想一：滑動摩擦力大小與壓力大小有關；
猜想二：滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關；
猜想三：滑動摩擦力大小與接觸面積大小有關；

（1）小明把木塊平放在長木板上（如圖甲），用彈簧測力計在水平方向上______拉動木塊，由圖甲可知木塊此時受到的滑動摩擦力為______N．
（2）小明若在木塊上放一重物（如圖乙），重復上面的實驗，此時彈簧測力計示數大于圖甲中的彈簧測力計示數，由此得到的結論是______．
（3）他將木塊沿豎直方向截取一半后，仍平放在長木板上，測得剩余木塊所受的滑動摩擦力變為原來一半．由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小．你認為他的探究過程中存在的問題是______．
（4）同學們通過實驗探究知道滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關．愛打網球的小明想判斷網球鞋、足球鞋和普通運動鞋，哪個防滑效果最好．請您設計一個簡單實驗，替小明作出判斷，簡述你的實驗方案．
還需要的器材：______
簡要做法：______
如何判斷：______．

Answer 1

解：（1）在實驗中，小明用彈簧測力計在水平方向上勻速直線拉動木塊，此時拉力與摩擦力是一對平衡力，大小相等；
由圖甲知，測力計的分度值為0.1N，所以其示數為0.8N；
（2）甲乙兩圖，接觸面的粗糙程度和接觸面積相同，乙對木板的壓力大于甲對木板的壓力，彈簧測力計示數大于圖甲中的彈簧測力計示數，由此得到的結論是在接觸面的粗糙程度和接觸面積大小相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）將木塊沿豎直方向截取一半后，壓力和接觸面積同時減小為原來的一半，未控制壓力相同，所以無法探究壓力與接觸面積之間的關系；
（4）小明想判斷網球鞋、足球鞋和普通運動鞋，哪個防滑效果最好，則應該使鞋子對接觸面的壓力相等，可以用沙子或礦泉水瓶中裝入不同質量的水來進行控制鞋子的重力，使三種鞋子的總重力相等，并分別拉動鞋子在水平桌面上做勻速直線運動，讀出測力計的示數，進行比較，測力計示數較大的說明防滑效果較好．
故答案為：（1）勻速直線；0.8N；（2）在接觸面的粗糙程度和接觸面積大小相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；（3）未控制壓力相同；
（4）還需要的器材：沙子或飲料瓶、水（只要能控制總質量相等的材料都對）；
簡要做法：在三種鞋內分別放入適量的沙子（或在礦泉水瓶內裝入不同質量的水），用彈簧測力計測得它們的總重相等，然后將它們分別放在水平桌面上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動，讀出彈簧測力計示數；
如何判斷：彈簧測力計示數最大者，表明所受摩擦力最大，防滑效果最好．
分析：（1）根據二力平衡條件，要測出摩擦力，需拉動木塊做勻速直線運動；
在進行測力計的讀數時，注意其分度值；
（2）分析甲乙兩圖不變的量和改變的量，得出摩擦力與壓力的大小關系；
（3）利用控制變量法的觀點進行分析，要探究摩擦力與接觸面積的關系，需保持壓力大小及接觸面的粗糙程度不變；
（4）根據控制變量法，要探究摩擦力與粗糙程度的關系，需保持鞋對地面的壓力不變．
點評：此題是探究影響摩擦力大小的因素，考查了控制變量法及二力平衡條件在實驗中的應用，在寫結論時，注意控制的變量，并與實驗目的（猜想）相結合．