Question

12．小宇在学习了滑动摩擦力之后，认为两物体间的滑动摩擦力的大小可能与两物体间的接触面积大小有关，于是他通过实验探究这个问题．

（1）为完成本实验，需要自己制作木块，他制作的木块应选择下列选项中的B
A．各面粗糙程度相同的正方体        B．各面粗糙程度相同，长宽高各不相同的长方体
C．各面粗糙程度不同的正方体        D．各面粗糙程度不相同，长宽高各不相同的长方体
（2）本实验中，该同学设计了两种方案：
方案一：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图1所示．
方案二：木块与弹簧测力计相连，弹簧测力计水平固定，通过细绳水平拉动木板，如图2所示．
①用方案一时，应该拉动木块作匀速直线运动．由二力平衡的原理可知，木块所受的摩擦力等于弹簧测力计的拉力．
②两种方案中，你认为更合理、更易于操作的是方案二（选填“方案一”或“方案二”）．
（3）若小宇用方案一来探究滑动摩擦力的大小与两物体间的接触面积大小是否有关，他接下来要进行的操作是分别将同一长方体木块平放、侧放、立放，并拉动它做匀速直线运动，分别记录弹簧测力计的示数，然后比较拉力大小．

Answer 1

分析 （1）根据实验目的与控制变量法的要求分析答题．
（2）木块做匀速直线运动时受平衡力，根据二力平衡条件可以求出摩擦力大小；分析图示实验装置，然后答题．
（3）滑动摩擦力可能跟接触面积有关，研究两者之间的关系时，采用控制变量法，控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变接触面积大小．

解答 解：（1）探究“摩擦力的大小与两物体间的接触面积大小的关系”应控制接触面的粗糙程度与物体间的压力相等而接触面积不同，因此需要选择：各面粗糙程度相同，长宽高各不相同的长方体木块做实验，故B正确．
（2）方案一：用弹簧测力计水平拉动木块，当木块做匀速直线运动时，木块处于平衡状态，拉力与摩擦力是一对平衡力，由平衡条件可知，摩擦力等于测力计拉力，因此实验时应控制木块做匀速直线运动．
方案二：拉动木板，木块静止，木块处于平衡状态，木块受到的拉力都等于测力计的拉力，实验时不需要控制木板做匀速直线运动，便于实验操作，同时测力计是静止的，便于对测力计读数．
所以两种方案中，更合理、更易于操作的是方案二；
（3）为了探究滑动摩擦力的大小与两物体间的接触面积大小是否有关，可进行的操作是：分别将同一长方体木块平放、侧放、立放，并拉动它做匀速直线运动，分别记录弹簧测力计的示数，然后比较拉力大小．
故答案为：（1）B；
（2）匀速直线；方案二；
（3）分别将同一长方体木块平放、侧放、立放，并拉动它做匀速直线运动，分别记录弹簧测力计的示数，然后比较拉力大小．

点评 本题考查了实验器材的选择、实验方案设计等，知道实验原理、正确应用控制变量法即可正确解题；正确应用控制变量法是正确解题的关键．