Question

4．实验桌上有以下实验器材：6个形状相同、但质量和表面粗糙程度都不同的长方体（两端有挂钩），弹簧测力计，固定在水平桌面上的长木板．请使用上述器材设计了一个实验验证猜想：“接触面的粗糙程度相同的，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比”．要求：
（1）写出主要的实验步骤；
（2）设计记录数据的表格；
（3）若要证明猜想正确，应该如何处理分析实验数据？

Answer 1

分析 此题探究滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比的实验，在探究过程中，要注意控制接触面的粗糙程度不变，改变压力的大小．
有关接触面的粗糙程度不变，可以通过始终让同一个木块的同一个面与木板接触．
改变压力大小，可以通过在此木块上面叠加其它木块的方法得到．
压力大小通过与物体重力相等得到；摩擦力大小通过匀速拉动木块，由拉力大小得到，根据是二力平衡条件．因此表格中要有重力、压力、拉力、摩擦力几个因素．

解答 答：（1）实验步骤：
①用已调节好的弹簧测力计测出1个长方体（记为长方体A）受到的重力G，将其记录到表格中；
②将长方体A放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动，将弹簧测力计的示数F记录到表格中；
③用弹簧测力计测出A和另一个长方体受到的总重力G，将其记录到表格中；
④保持长方体A与长木板的接触面不变，将另一长方体放在长方体A之上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动长方体A，保持两个长方体相对静止，将弹簧测力计的示数F记录到表格中；
⑤分别用不同质量的长方体放在长方体A上，仿照步骤③、④再做4次实验，将各次测得的长方体A和放在A上的长方体受到的总重力G和匀速拉动长方体A时弹簧测力计的示数F分别记录到表格中；
（2）根据接触面受到的压力F_压=G、摩擦力F_摩=F，分别计算出每次接触面受到的压力F_压和摩擦力F_摩，并记录到表格中：

G/N
F/N
F压/N
F摩/N

（3）分析接触面粗糙程度不变而压力不同时滑动摩擦力的大小，然后得出结论．

点评 此题通过给出一些实验器材，考查了学生根据实验器材设计实验的能力，在设计实验过程中特别注意控制变量的方法．