Question

在探究摩擦力大小跟哪些因素有關(guān)時(shí)，小明選了兩塊相同的1kg長方體鐵塊做了如圖的系列實(shí)驗(yàn)．以下是部分實(shí)驗(yàn)步驟．（g取10N/kg）

第1次：把鐵塊平放在木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)鐵塊，使鐵塊做

勻速直線

運(yùn)動(dòng)（圖甲），讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并記入下表中；
第2次：把鐵塊側(cè)放在木板上，用同樣的方法拉鐵塊（圖乙），記下相應(yīng)的示數(shù)；
第3次：把兩塊相同鐵塊疊在一起平放在長木板上，再用同樣的方法拉鐵塊 （圖丙），記下相應(yīng)示數(shù)．
（1）將表格內(nèi)的數(shù)據(jù)填寫完整；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鐵塊對(duì)木板的壓力/N	彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)/N	摩擦力/N
1	10	5	5
2	10	5	5
3	20	10	10

（2）實(shí)驗(yàn)完成后，比較第

1、3

兩次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：壓力越大，所受的摩擦力也越大
（3）比較第1、第2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以初步得出的結(jié)論是：

摩擦力的大小與接觸面積無關(guān)

．
（4）小明發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，對(duì)于解決這一問題，他與同學(xué)小紅、小華、小剛討論后，各提出一個(gè)改進(jìn)方案，如下：請(qǐng)你從以下四處方案中任選一個(gè)，試對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)估．

你選的方案是：

A

，不足之處是：

拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，不易控制其做勻速運(yùn)動(dòng)

．
你有什么更好的辦法嗎？試寫改進(jìn)方案．

Answer 1

分析：在探究摩擦力大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，只有拉動(dòng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力與摩擦力才是一對(duì)平衡力，此時(shí)才能通過彈簧測(cè)力計(jì)讀出摩擦力的大�。�
（1）因?yàn)槟Σ亮εc拉力是一對(duì)平衡力，根據(jù)表中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小，可得出第3次實(shí)驗(yàn)中摩擦力的大小；
（2）若要得出“壓力越大，所受的摩擦力也越大”的結(jié)論，須選擇其它條件相同，只改變壓力大小的兩次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，據(jù)此結(jié)合圖片可做出選擇；
（3）比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)可以看出，壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，只有接觸面積發(fā)生了變化，根據(jù)表中摩擦力的大小可判斷摩擦力與接觸面積是否有關(guān)；
（4）每一個(gè)改進(jìn)方案都是為了達(dá)到使測(cè)力計(jì)示數(shù)更穩(wěn)定，讀數(shù)更準(zhǔn)確的目的，針對(duì)這一目標(biāo)的達(dá)成情況，可分別做出分析，對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)估，并提出自己的改進(jìn)方案．

解答：解：實(shí)驗(yàn)中，把鐵塊平放在木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)鐵塊，只有使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力與摩擦力才是一對(duì)平衡力，這樣才能通過彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出摩擦力的大小．
（1）結(jié)合圖片，分析表格可知，第3次實(shí)驗(yàn)中，壓力增大了一倍，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10N，因?yàn)槟Σ亮εc拉力平衡，所以摩擦力的大小也應(yīng)為10N；
（2）結(jié)合圖片和表格中的數(shù)據(jù)可以看出，1、3兩次實(shí)驗(yàn)中接觸面的粗糙程度、接觸面積都是相同的，只有壓力的大小不同，進(jìn)而造成最終摩擦力的大小也不同，由此可得出“壓力越大，所受的摩擦力也越大”的結(jié)論．
（3）結(jié)合圖片比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)可知，壓力和接觸面的粗糙程度均相同，只有接觸面積不同，最終摩擦力的大小也相同，故可得出結(jié)論：摩擦力的大小與接觸面積無關(guān)．
（4）依次分析四次改進(jìn)方案可知：
方案A，不足之處：拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，不易控制其做勻速運(yùn)動(dòng)；
方案B，不足之處：彈簧測(cè)力計(jì)向下拉，因測(cè)力計(jì)自身有重力，會(huì)影響最終讀數(shù)的結(jié)果；
方案C、不足之處：砝碼的質(zhì)量一般都是整數(shù)，不能靈活調(diào)節(jié)其大小；
方案D，不足之處：物體剛被拉動(dòng)時(shí)和開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力大小不同，小桶中的沙子重量無法及時(shí)調(diào)節(jié)．
其他改進(jìn)這方案：如圖，將木板放在水平桌面上，用線通過彈簧測(cè)力計(jì)水平地拉住木塊，水平拉木板，當(dāng)木塊靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于滑動(dòng)摩擦力的大�。�此方案的優(yōu)點(diǎn)在于：木塊與彈簧測(cè)力計(jì)保持不動(dòng)，拉動(dòng)木塊的速度基本不會(huì)影響彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，使讀數(shù)更穩(wěn)定、準(zhǔn)確．

故答案為：勻速直線；
（1）10；
（2）1、3；
（3）摩擦力的大小與接觸面積無關(guān)；
（4）A；拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，不易控制其做勻速運(yùn)動(dòng)；
改進(jìn)方案：如上圖，將木板放在水平桌面上，用線通過彈簧測(cè)力計(jì)水平地拉住木塊，水平拉木板，當(dāng)木塊靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于滑動(dòng)摩擦力的大小．

點(diǎn)評(píng)：本題主要圍繞探究摩擦力大小的影響因素這一實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)中的基本原理（二力平衡），兩種重要的實(shí)驗(yàn)方法（控制變量法、轉(zhuǎn)換法），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與結(jié)論的得出等．尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，能對(duì)所提供的四個(gè)改進(jìn)方案進(jìn)行有針對(duì)性的評(píng)估，并提出更加合理的改進(jìn)方案，是順利完成本題的難點(diǎn)．考查內(nèi)容全面，有較大的深度，具有一定的挑戰(zhàn)性．