Question

某小組同學利用長木板、毛巾、兩塊完全相同的帶鉤立方體木塊、彈簧測力計等器材探究“摩擦力大小與哪些因素有關”，下表是在實驗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（水平）	一木塊平放	1.8
2	木板表面（水平）	一木塊平放	2.9
3	毛巾表面（水平）	一木塊平放	2.4
4	木板表面（水平）	兩木塊疊放	3.6

（1）你認為表中哪個數據是不合理的：______，并指出在彈簧測力計正常使用下導致數據不合理的原因是由于______；
（2）分析第1和第4兩次實驗數據，可以得出結論：______．
（3）小麗同學提出了一個問題：摩擦力大小與接觸面積是否有關呢？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______不變．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______次實驗才能得出初步結論．

Answer 1

【答案】分析：控制變量法的運用，是本實驗的基本研究方法，同時，在用彈簧測力計拉動木塊時，一定要盡量使其做勻速直線運動，這樣拉力與摩擦力才是一對平衡力．因此，無論在設計實驗、進行實驗還是分析實驗結論的過程中，都要注意這幾點．
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；
（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）2.9；沒有勻速拉動木塊造成的；（2）接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，摩擦力越大；
（3）沒有控制壓力；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．