Question

在課外實踐活動中小明帶了一塊已切成長方體的肥皂（如圖甲，前后面保留了凹下去的字）做了以下實驗：
（1）測肥皂的密度
①小明需要的測量工具是______、______．
②小明用以上測量工具測出了肥皂的相關物理量，他計算密度的表達式應為______（用直接測量的物理量表達）．
③用上面方法測出的密度______（偏大/偏小）．
（2）探究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小的關系小明提出了以下的設計方案：
①在肥皂的側面安裝一個拉鉤，如圖乙，將沒有字的一面放在水平桌面上，用彈簧測力計拉著它做勻速直線運動，讀出其讀數為F₁；
②用小刀將有字的部分削平后放在同一水平桌面上（接觸面的粗糙程度與①相同），如圖丙，用彈簧測力計拉著它做勻速直線運動，讀出其讀數為F₂；
③比較得出結論：若F₁和F₂不等，則說明滑動摩擦力的大小與接觸面積大小有關；若F₁和F₂相等，則說明滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關．
小紅認為這個設計方案不妥，你能說出其原因嗎？______．提出你的改進方法：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）測量固體的密度需要知道它的質量與體積，質量可用天平來測，體制積則可通過測量邊長直接求出；利用公式，用測量的量將肥皂的密度表示出來就是計算密度的表達式；分析實驗誤差時應從質量和體積兩個方面考慮，看哪一環節對測量結果造成了影響；
（2）要想探究摩擦力的大小與接觸面積的關系，應控制壓力和接觸面的粗糙程度都不變才行．
解答：解：（1）①需要用天平來測量肥皂的質量，用刻度尺測出長方體肥皂的邊長，求出其體積；
②根據測量結果，肥皂的密度表達式應為ρ==；
③因為保留了肥皂上凹下去的字，因此，測量出的體積偏大，則最終的密度會偏小；
（2）分析操作步驟可知，用小刀將有字的部分削平后，肥皂對桌面的壓力變小了，這不符合控制變量法的要求．因此，我們在改進時可以考慮先削平后，再分別改變接觸面積測量摩擦力的大小．
故答案為：（1）①天平，刻度尺； ②ρ=； ③偏小；（2）沒有控制壓力的大小相同；肥皂的側面安裝一個拉鉤后，先做步驟②，再做步驟①．
點評：（1）考查了測規則形狀物體密度的基本方法與計算，尤其對實驗誤差的分析，值得我們關注；
（2）控制變量法的運用，同樣是我們在分析這一實驗時要特別注意的．