Question

9．运动鞋设计师在设计鞋子时，考虑到鞋子的防滑，猜想鞋与地面间的摩擦力的大小可能跟鞋底花纹的深度有关．于是找来两只同品种、同规格、同花纹的运动鞋进行实验探究（其中一只鞋底A花纹深度较大，另一只鞋底B花纹花纹深度较小）．实验步骤如下：
（1）用弹簧测力计先测出两只鞋重力如表一，随即用此弹簧测力计用沿水平方向拉着鞋子在水平桌面上做匀速直线运动，读出了弹簧测力计的示数填入表中，第1次实验中鞋子所受摩擦力为2.3 N．
表一：

序号	种类	重力/N	拉力/N
1	A	5.7	2.3
2	B	5.4	1.7

（2）将A鞋子换成B鞋子在同一个桌面上重新实验，测出了重力和拉力填在表一中．由此得出结论：鞋底花纹越深，与地面摩擦力越大．小红认为他的做法不妥，不妥之处有两点没有控制压力相等、测水平方向的力弹簧测力计没有校零．
（3）为了得出正确的结论，小明采纳了小红的意见，将两种鞋子插在对方中进行实验，得出的数据如表二：
表二：

序号	种类	重力/N	拉力/N
3	B插在A中	11.1	4.5
4	A插在B中	11.1	3.5

对比序号3和4的实验数据可知：摩擦力的大小与鞋底花纹的深度有关．
对比序号1和3或2和4 的实验数据可知：摩擦力的大小与压力有关．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计水平拉动鞋子时，弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力大小，鞋子保持匀速直线运动．
（2）花纹的深度不同表示接触面的粗糙程度不同，探究滑动摩擦力大小跟花纹深度的关系，控制压力大小不变．
（3）探究滑动摩擦力的大小与鞋底花纹深度的关系，控制压力大小不变．
探究滑动摩擦力大小跟压力大小关系，控制花纹深度不变．

解答 解：（1）鞋子在水平面上进行匀速直线运动，鞋子在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此第1次实验中鞋子所受摩擦力：f=F=2.3N．
（2）探究滑动摩擦力大小跟花纹深度的关系，控制压力大小不变，A鞋和B鞋的压力不同，所以得出的实验结论不准确．所以实验中没有控制压力大小不变，同时测水平方向力的弹簧测力计没有校零．
（3）实验3和4，压力相同，花纹深度越深，滑动摩擦力越大，所以实验3和4探究摩擦力的大小与鞋底花纹的深度有关．
实验1和3或2和4，花纹深度相同，压力越大，滑动摩擦力越大，所以实验1和3或2和4探究滑动摩擦力的大小与压力大小有关．
故答案为：（1）水平；匀速直线；2.3；（2）没有控制压力相等；测水平方向的力弹簧测力计没有校零；（3）3和4；1和3或2和4．

点评 实验中花纹的深度不同，实际上是指接触面的粗糙程度不同．
一个物理量受多个因素的影响时，探究物理量和其中一个因素的关系时，一定要控制其它因素不变．