Question

4．（1）在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们提出以下猜想：
A、与压力的大小有关             B、与接触面的粗糙程度有关
C、与接触面积的大小有关          D、与运动的速度大小有关
为了验证以上猜想是否正确，小刚一组的同学利用如图甲所示装置及有关器材进行实验，实验数据如下：

序号	实验条件			测力计的示数/N
	长方体木块的放置	表面情况	压力/N
1	平放	木板	8	1.6
2	平放	木板	12	2.4
3	平放	木板	16	3.2
4	侧放	木板	16	3.2
5	竖放	木板	16	3.2
6	平放	木板上铺棉布	8	2.4
7	平放	木板上铺毛巾	8	4.0

①由序号1，2，3的三次实验，可验证猜想A（填字母）；
②要验证猜想B，应选取序号为1、6、7的三次实验；
③根据表中信息，能否验证猜想D？不能（填“能”或“不能”）；
（2）如图乙所示，在轻质杠杆OA的A端挂一边长为10cm 的正方体石块，在OA的中点施加一竖直向上的力F．当力F=40N时，杠杆在水平位置平衡，则石块的重力为20N，石块的密度为2000kg/m³，将石块浸没于盛水的烧杯中，若杠杆仍在水平方向上再次平衡，则F=20N．

Answer 1

分析 （1）探究滑动摩擦力跟大小关系时，猜想滑动摩擦力跟压力大小、接触面粗糙程度、接触面积大小、运动速度有关．探究滑动摩擦力大小跟其中一个因素关系时，控制其它因素不变，这种方法是控制变量法．
（2）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可求石块的重力，应用密度公式可求石块的密度；石块浸没后，根据公式F_浮=ρgV_排求出石块的浮力，重力减去浮力就等于现在石块受到的向下的力，再根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可求拉力F的大小．

解答 解：（1）①弹簧测力计拉动木块时，弹簧测力计显示木块受到拉力大小，木块在水平方向上匀速直线运动，木块水平方向上受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，木块受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数．在实验1、2、3中，控制接触面积不变、接触面粗糙程度不变，改变了压力大小，结果摩擦力的大小也不相同；所以实验1、2、3探究滑动摩擦力跟压力大小的关系．验证猜想A．
②要验证猜想B，必须控制接触面积相同，压力相同，改变了接触面粗糙程度，从而研究摩擦力的大小；所以实验1、6、7符合要求，探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度的关系．
③要验证摩擦力是否与物体的速度大小有关，应控制物体间的压力、接触面的粗糙程度、接触面面积都相等而物体的速度不同，由表中实验数据可知，探究实验中没有涉及到运动速度大小的变化，因此不能探究滑动摩擦力跟运动速度的关系．
（2）根据杠杆平衡条件得：F•$\frac{OA}{2}$=G•OA，石块重力：G=$\frac{F}{2}$=$\frac{40N}{2}$=20N，
石块体积为V=L³=（0.1m）³=1×10^-3m³，
由G=mg可知，石块的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{20N}{10N/kg}$=2kg，
石块密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{2kg}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=2000kg/m³，
石块浸没后所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N，
石块受到向下的力为F_下=G-F_浮=20N-10N=10N，
根据杠杆平衡条件：F′•$\frac{OA}{2}$=F_下•OA，
解得：F₁=2F_下=2×10N=20N．
故答案为：（1）①A；②1、6、7；③不能；（2）20；2000；20．

点评 （1）掌握滑动摩擦力大小的影响因素，利用控制变量法探究滑动摩擦力大小的影响因素；实验中滑动摩擦力的大小是通过弹簧测力计的示数体现出来的，这里采用了转换法的思想．
（2）本题考查根据杠杆平衡条件求重力、拉力的计算，求物体密度的计算，根据浮力公式求浮力的计算，关键是应用杠杆的平衡条件和各个公式及其变形的灵活运用，难点是求石块浸没后所受的合力，这也是本题的重点．