Question

19．为了探究滑动摩擦力大小的影响因素，小明做了一系列实验．以下是部分实验步骤（实验过程中保持长木板水平且固定，并保证所有实验步骤操作规范）
第一次：把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动（如图1），读出弹簧测力计的示数，并记入表中；
第二次：把木块侧放在长木板上，用同样的方法拉木块（如图2），记下相应的示数；
第三次：把两块相同木块叠在一起平放在长木板上，再用同样的方法拉木块（如图3），记下相应的示数．

实验次数	木块对木板的压力/N	弹簧测力计的示数/N	滑动摩擦力/N
一	20	4.0	4.0
二	20	4.0	4.0
三	40	8.0	8.0

（1）请你帮助小明填全表格内的数据．其理论依据是二力平衡原理．
（2）比较一、二两次实验数据，可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关．
（3）比较1、3次数据，可以得出的结论是：在接触粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大．
（4）另一组的小华同学在探究“接触面积的大小对滑动摩擦力的影响”实验时，他将木块沿竖直方向截去一半后，用弹簧测力计拉着另一半做如图所示的实验，测得木块所受的滑动摩擦力也变为原来的一半．由此得出结论：“滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小”．你认为他的探究过程正确吗？不正确你做出这种评价的理由是没有控制压力相同．
在此基础上将如何改进？将截去的一半叠放在另一半上进行实验．

Answer 1

分析 （1）利用测力计的示数来反应摩擦力的大小，是根据二力平衡的条件．据此可填出表中数据；
（2）比较滑动摩擦力的大小与接触面积的关系，必须控制压力和接触面的粗糙程度相同，据此找出符合的实验次数；
（3）比较1、3次数据，根据其变化量和不变量，找出摩擦力与变化量的关系即可；
（4）在探究接触面积的大小对滑动摩擦力的影响时，必须要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同．

解答 解：（1）要使测力计的示数与摩擦力相等，木块必须处于平衡状态，根据二力平衡原理，此时拉力与摩擦力相等，故表中数据为4.0N．
（2）要想比较滑动摩擦力的大小与接触面积的关系，必须控制压力和接触面的粗糙程度相同，由图示实验和表中数据可知，第一、二次实验符合要求，可得出的结论是：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关．
（3）比较1、3次数据，可以看出，接触面相同，压力不同，可得出的结论是：在接触粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大．
（4）小华同学将木块沿竖直方向截去一半后，用弹簧测力计拉着另一半做如图所示的实验，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来的一半．由此得出“滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小”．这一探究过程是不正确的，因为实验时，未控制压力一定，不符合控制变量法的要求．
为了控制压力大小不变，可将截去的一半叠放在另一半上进行实验．
故答案为：（1）4.0；二力平衡原理；
（2）一、二；
（3）在接触粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大；
（4）不正确；没有控制压力相同；将截去的一半叠放在另一半上进行实验．

点评 在本题的探究实验中，考查了二力平衡条件的运用，控制变量法分析实验的现象与结论等，综合性强，属典型的探究实验题．