Question

13．（1）生活经验告诉我们，自行车轮胎内气压越低，骑起来就越费力；汽车轮胎内气压越低，油耗就越高．李明和张强经过观察发现，轮胎内气压降低是导致它与地面接触面积增大的一个原因，于是他们提出了滚动摩擦力是否与轮胎和地面接触面积大小有关的问题．为此，他们设计了一个实验方案：在同一水平道路上，让李明骑在同一辆自行车上控制方向把，双脚踏在踏板上不动．分别在三种胎压情况下，由张强用弹簧测力计沿运动方向拉着自行车匀速运动．经过反复实验，得到了不同胎压下滚动摩擦力的平均值如下表所示（车胎放掉的气体质量、其它阻力忽略不计）．

胎压	正常	较低	很低
滚动摩擦力（平均值）	10.5N	15.2N	20.8N

①在上述实验方案中，“让李明骑在同一辆自行车上”的目的是为了控制压力和接触面粗糙程度不变；“沿运动方向拉着自行车匀速运动”是为了使拉力等于滚动摩擦力；
②通过对实验数据的分析可以得到的结论是：在其它条件相同的情况下，接触面积越大，滚动摩擦力越大；
③胎压降低导致汽车油耗增大的原因是：因为胎压降低会使滚动摩擦力增大，若以相同的速度行驶，牵引力必须增大，行驶相同的路程，发动机对汽车所做的功就增多，耗油增加，所以胎压降低会造成油耗增大．
（2）同学们在实验室里测某种小矿石的密度，选用天平、量筒、小矿石、细线、烧杯和水，进行了如下的实验操作：
A．将小矿石用细线系好后慢慢地放入量筒中并记下总的体积．
B．把游码放在标尺的零刻度线处，调节横梁上的螺母，使横梁平衡．
C．把天平放在水平桌面上．
D．将小矿石放在左盘中，在右盘中增减砝码并移动游码直至横梁平衡．
E．在量筒中倒入适量的水并记下水的体积．
①正确的实验操作顺序是CBDEA（只填字母序号）．
②调节天平时，发现指针位置如图（甲）所示，此时应将平衡螺母向左调（填“左”或“右”）．
③用调节好的天平称小矿石的质量．天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码的位置如图（乙）所示；量筒量出小矿石的体积如图丙所示，由此可知，小矿石的密度ρ=3.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）①探究胎压对滚动摩擦力大小的影响，控制其它的压力大小，接触面粗糙程度不变；
当物体匀速滚动时，物体受到平衡力的作用，滚动摩擦力等于拉力大小．
②由表中数据分析，在其它条件相同时，胎压越小，接触面积越大，分析滚动摩擦力和接触面积的关系．
③胎压降低，接触面积增大，滚动摩擦力增大，牵引力增大，在行驶相同的路程，牵引力做功越多，油耗越大；
（2）①天平的正确使用：把天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻度；
调节天平的平衡螺母使天平的横梁平衡；
物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，使天平的横梁重新平衡；
物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
测量物体密度时，要先测量物体的质量，然后再利用排水法测量物体的体积，
②调节天平平衡时，平衡螺母向指针偏的反方向移动；
③物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值，物体体积=物体浸没水之后水面对应的刻度值-物体浸没水之前水的体积，然后利用密度公式求得物体的密度．

解答 解：（1）①“让李明骑在同一辆自行车上”的目的是在探究滚动摩擦力跟接触面积大小关系时，控制压力和接触面粗糙程度不变．
②“沿运动方向拉着自行车匀速运动”是为了使自行车进行匀速滚动，摩擦力等于拉力．
③由表格中数据可知，胎压越低，接触面积越大，滚动摩擦力越大．
因为胎压降低会使滚动摩擦力增大，若以相同的速度行驶，牵引力必须增大，行驶相同的路程，发动机对汽车所做的功就增多，耗油增加，所以胎压降低会造成油耗增大；
（2）①根据天平的正确使用，先测量质量然后测量体积得到正确的操作步骤：
C．把天平放在水平桌面上．
B．把游码放在标尺的零刻度线处，调节横梁上的螺母，使横梁平衡．
D．将小矿石放在左盘中，在右盘中增减砝码并移动游码直至横梁平衡．
E．在量筒中倒入适量的水并记下水的体积．
A．将小矿石用细线系好后慢慢地放入量筒中并记下总的体积．
②调节天平时，发现指针位置如图（甲）所示，此时应将平衡螺母向左调节．
（2）矿石的质量：
m=50g+10g+2g=62g，
矿石的体积：
V=80ml-60ml=20ml=20cm³，
矿石的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{62g}{20c{m}^{3}}$=3.1g/cm³=3.1×10³kg/m³．
故答案为：（1）①压力和接触面粗糙程度不变；等于；②越大；③因为胎压降低会使滚动摩擦力增大，若以相同的速度行驶，牵引力必须增大，行驶相同的路程，发动机对汽车所做的功就增多，耗油增加，所以胎压降低会造成油耗增大；
（2）①CBDEA；②左；③3.1×10³．

点评 本题探傲视群雄滚动摩擦力是否与轮胎和地面接触面积大小有关，考查控制变量法的运用、二力的平衡条件、分析数据得出结论的能力．同时也考查了天平、量筒的使用及密度的测量．