Question

在学校拔河比赛中大家都尽量穿新运动鞋，小明猜想：鞋与地面摩擦力的大小可能跟鞋底花纹的深度有关．于是他找来了两只鞋底花纹相同但磨损程度不同的新旧两只鞋进行探究．
　实验步骤如下：
①小明按照如图所示的方法，将新鞋子放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉着鞋子在桌面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数．
②将新鞋子换成旧鞋子按步骤①的方法操作，读出弹簧测力计的示数．
③将上述步骤又重复两次，分析获得的数据得出结论．
　请完成以下问题：
（1）同学们认为小明的做法不合理，请你指出不合理之处：
（2）利用小明的现有器材重新设计一个合理的实验方案．

Answer 1

答：（1）探究摩擦力大小与鞋底花纹深度的关系，应控制鞋与水平桌面的压力相同而花纹的深度不同，新旧鞋子的重力不同，实验过程中小明没有控制鞋与水平桌面间的压力相同，因此小明的做法不合理．
（2）合理的实验方案：
①把旧鞋子放在新鞋子上面，然后把新鞋子放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉着鞋子在桌面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数．
②把新鞋子放在旧鞋子上面，然后把旧鞋子放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉着鞋子在桌面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数．
③将上述步骤又重复两次，分析获得的数据得出结论．
分析：（1）花纹的深度不同表示接触面的粗糙程度不同，探究滑动摩擦力大小跟花纹深度的关系，控制压力大小不变．
（2）探究滑动摩擦力的大小与鞋底花纹深度的关系，应控制压力大小不变，可以把两只鞋相互叠加保证鞋与地面间的压力相同．
点评：探究花纹深度对摩擦力的影响，实际上是指接触面的粗糙程度不同；一个物理量受多个因素的影响时，探究物理量和其中一个因素的关系时，一定要控制其它因素不变．