Question

17．为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明同学在老师的指导下做了一系列实验．以下是部分实验步骤（实验过程中保持长木板水平且固定）．

第一次：把木块水平放在长木板上，用弹簧测力计水平拖拉木块，使木块做匀速直线运动（如图甲），读出弹簧测力计的示数，并记入表中：
第二次：把木块侧方在长木板上，用同样的方法拉木块（如图乙），记下相应的示数；
第三次：把两块相同的木块叠放在一起平放在长木板上，再用同样的方法拉木块（如图丙），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
1	20	4.0	4.0
2	20	4.0	4.0
3	40	8.0	8.0

（1）该实验的原理是根据二力平衡知道摩擦力大小的；请你依据这个原理帮助小明填全表格内的数据；
（2）比较第1和2两次实验数据，可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关；
（3）比较1、3两次实验数据，可以初步得出的结论是：在接触面粗糙程度不变的情况下，滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大．．

Answer 1

分析 （1）摩擦力很难直接观察得到，因此，利用转换法的思想，当用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，这样可得到摩擦力的大小；
（2）（3）摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，而与接触面积无关，在探究时，应运用控制变量法，每次只研究其中的一个量，保持其他的量不变．

解答 解：
利用转换法来测量摩擦力时，当物体做匀速直线运动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，此时可通过弹簧测力计的示数得出拉力的大小；
（1）实验2中弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，为4N；实验3中木块对木板的太力增大了一倍，为40N；
（2）第1、2两次实验是在压力、接触面的粗糙程度都相同的情况下进行的，只改变了接触面积的大小，摩擦力大小不变，可得结论：在压力、接触面的粗糙程度都相同的情况下，滑动摩擦力的大小与接触面积无关；
（3）第1、3两次实验是在接触面粗糙程度不变的情况下，使压力增大了，此时弹簧测力计的示数也增大了，可得结论：在接触面粗糙程度不变的情况下，滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大．
故答案为：（1）二力平衡；
见下表；

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
1	20	4	4
2	20	4	4
3	40	8	8

（2）1和2；（3）在接触面粗糙程度不变的情况下，滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大．

点评 在此类实验中，需要探究的量一般有三个，这里探究了其中的两个，即摩擦力大小与压力大小、接触面积的大小的关系，其中，与压力大小有关，与接触面积的大小无关，这是我们应该熟知的结论；同时，实验中还分别用到了转换法和控制变量法，也是我们应该掌握的物理学的基本研究方法．