Question

11．李麗和張明為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)系”，設(shè)計如圖所示實驗裝置，李麗同學(xué)提出“滑動摩擦力大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)”的猜想；張明同學(xué)提出來“滑動摩擦力大小可能與接觸面所受的壓力有關(guān)”的猜想．

（1）李麗為了完成她自己的探究應(yīng)該按圖中的甲、丙兩個圖所示的方案進(jìn)行．
（2）張明選用正確的實驗裝置進(jìn)行實驗，將得到的實驗數(shù)據(jù)填入圖表，但漏填一處，根據(jù)如圖所示，該處應(yīng)填入摩擦力大小為1.2N．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
壓力FN/N	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
摩擦力Ff/N	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2

（3）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖2中作出摩擦力大小F₁與與接觸面受到的壓力大小之間F_N的關(guān)系圖象．
（4）根據(jù)畫圖象可以得出F₁與F_N的關(guān)系是：接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與壓力成正比（或F₁=0.4F_N，其它答案合理亦可）．
（5）繼續(xù)探究“滑動摩擦力的大小是否與接觸面的面積有關(guān)呢？”張明將圖1甲中的木塊側(cè)放在水平木板上，用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的計數(shù)和圖1甲的示數(shù)一樣，得出“滑動摩擦力的大小是否與接觸面的面積無關(guān)”的結(jié)論．而李麗將圖1甲中的木塊沿豎直方向截去一半后，用彈簧測力計拉著木塊在木板上做勻速直線運動，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的計數(shù)為圖甲中示數(shù)的一半，得出“滑動摩擦力的大小是否與接觸面的面積有關(guān)”的結(jié)論．你認(rèn)為李麗的結(jié)論是錯誤；錯誤的原因是：沒有控制木塊對桌面的壓力相同．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握控制變量法．滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，所以要探究滑動摩擦力大小與其中一個力之間的關(guān)系，需要控制另一個量不變．
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，得出摩擦力與壓力的比例關(guān)系，從而判斷出最后一組摩擦力的大��；
（3）在作圖時，首先根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點，然后將各點用平滑的曲線連接起來．
（4）分析圖象，觀察摩擦力大小與壓力大小的變化情況，得出摩擦力大小與壓力之間的關(guān)系．
（5）要探究摩擦力的大小與接觸面積的關(guān)系，需使壓力和接觸面的粗糙程度相同，受力面積不同．

解答 解：（1）要探究滑動摩擦力大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)，應(yīng)使接觸面的粗糙程度不同，但保持壓力大小相同，所以應(yīng)選擇甲、丙兩圖進(jìn)行實驗；
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，接觸面的粗糙程度相同，摩擦力大小與壓力大小的比值為0.4不變，所以最后一組數(shù)據(jù)應(yīng)為0.4×3.0N=1.2N；
（3）圖象中橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示摩擦力，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：

（4）圖象是一條過原點的直線，可知接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與壓力成正比；
摩擦力與壓力的比值恒為0.4，可得F₁=0.4F_N；
（5）要探究摩擦力的大小與接觸面積的關(guān)系，需使壓力和接觸面的粗糙程度相同，受力面積不同，張明將圖1甲中的木塊側(cè)放在水平木板上，不僅很好地控制了壓力大小，而且改變了受力面積；
而李麗將圖1甲中的木塊沿豎直方向截去一半，這樣壓力大小和受力面積同時發(fā)生了改變，所以得到了錯誤的結(jié)論．
故答案為：（1）甲、丙；（2）1.2；（3）見上圖；（4）接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與壓力成正比（或F₁=0.4F_N，其它答案合理亦可）；（5）李麗；沒有控制木塊對桌面的壓力相同．

點評 探究摩擦力的實驗一般從兩個方面進(jìn)行考查：
①控制變量法研究實驗的步驟，抓住變量和不變量；
②實驗中要求拉動木塊做勻速直線運動的原因，以及實驗的改進(jìn)方法．