Question

17．在探究了水平拉动物体时拉力的大小和接触面大小无关后，某小组同学继续研究水平拉力和其他因素的关系，他们将质量不同的物块分别放置在水平的木板和橡胶板上，并用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块，如图1所示．实验数据分别记录在表一、表二中．
表一    木板

实验序号	质量（克）	拉力（牛）
1	400	2.0
2	500	2.5
3	600	3.0

表二    橡胶板

实验序号	质量（克）	拉力（牛）
4	400	2.8
5	500	3.5
6	600	4.2

①分析比较实验序号1与2与3或4与5与6的数据及相关条件，可得出的初步结论是：在同一水平面上，沿水平方向匀速拉动物体，拉力大小与物体的质量成正比．
②分析比较实验序号1与4或2与5或3与6的数据及相关条件，可得出的初步结论是：沿水平方向匀速拉动质量相同的物体，接触面的材料不同，拉力的大小不同．
③为了继续探究拉动物体时拉力大小与拉力方向的关系，他们把质量为600克的物块放在木板上继续实验，并用更精密的仪器测量拉力．如图2所示，实验中逐渐增大拉力与水平面的夹角α，匀速拉动木块，数据记录在表三中．
表三

实验序号	夹角α（度）	拉力（牛）
7	10	2.79
8	20	2.71
9	30	2.68
10	40	2.75
11	50	2.92
12	60	3.21

分析表三中数据，可得初步结论：在同一水平面上匀速拉动同一物体，拉力方向随水平面夹角增大时，拉力先减小后增大．
根据表三中数据，他们认为当夹角α为某一角度时，拉力可能最小，为了找到这一角度，还应该在夹角α为20°～40°度的范围内进一步探究．
④他们还猜想拉力最小时的角度α可能与水平面的粗糙程度有关，为验证这一猜想，他们应设计的实验步骤是：B、E、F（请选填下列各项中的字母）．
A．将质量不同的物块放置在粗糙程度不同的水平面上
B．将质量相同的物块放置在粗糙程度不同的水平面上
C．将质量不同的物块放置在粗糙程度相同的水平面上
D．用力沿水平方向匀速拉动物块
E．用力沿不同方向匀速拉动物块
F．记录数据．

Answer 1

分析 ①根据控制变量法可判断：实验次数1、2、3控制的是接触面积和粗糙程度，改变的质量，研究拉力与质量大小的关系；
②比较实验序号1与4或2与5或3与6的数据是压力相同，研究拉力与接触面的粗糙程度；
③分析表三实验结论，接触面积、粗糙程度和压力都相同，但拉力与水平面的夹角不同，拉力也随之变化，根据数据即可分析；
④根据控制变量法可判断拉力最小时的角度α可能与水平面的粗糙程度有关时应控制不变的物理量是接触面积、粗糙程度和压力，由此可设计实验步骤．

解答 解：①比较实验次数1、2、3或4、5、6的数据可知：接触面积和粗糙程度相同，物体质量增大，则拉力大小增大，且拉力大小与物体的质量成正比，所以可得出的初步结论是：拉力大小与物体的质量成正比；
②比较实验序号1与4或2与5或3与6的数据可知：质量相同的物体在不同材料的接触表面上运动，拉力的大小不同，所以可得出的初步结论是：沿水平方向匀速拉动质量相同的物体，接触面的材料不同，拉力的大小不同；
③分析表三实验结论，接触面积、粗糙程度和物体质量都相同，但拉力与水平面的夹角增大时，拉力先减小后增大，由此分析可得：在同一水平面上匀速拉动同一物体，拉力方向随水平面夹角增大时，拉力先减小后增大；
根据表三中数据可知，当夹角α在20°～40°范围内时，拉力有最小值；所以为了找到这一角度，还应该在夹角α为20°～40°（或20°～30°或30°～40°）的范围内进一步探究．
④根据控制变量法可知：应控制接触面积和压力不变，观察角度α为30度时，拉力在粗糙程度不同的水平面上匀速运动，拉力是否为最小，所以实验步骤为：
1、将质量相同的物块放置在粗糙程度不同的水平面上，
2、用力沿不同方向匀速拉动物块，
3、记录数据．
所以正确的步骤：B、E、F．
故答案为：①拉力大小与物体的质量成正比；
②沿水平方向匀速拉动质量相同的物体，接触面的材料不同，拉力的大小不同；
③在同一水平面上匀速拉动同一物体，拉力方向随水平面夹角增大时，拉力先减小后增大；20°～40°（或20°～30°或30°～40°）；
④B、E、F．

点评 （1）把握住利用控制变量法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在．
（2）物体匀速直线运动时，拉力大小的影响因素与粗糙程度和压力有关．