Question

滑動摩擦力在研究相關物體運動情況時起著重要的作用，通過實驗探究已知滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度有關，也與接觸面之間的壓力有關，有些同學猜想滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關，請你從以下器材中選出部分器材，設計一個實驗對此猜想進行檢驗．
器材：A：斜面　 B：帶鉤的正方體木塊　 C：帶鉤的長方體木塊　　D：表面平整的長木板 　E：彈簧測力計　　 F：幾條毛巾　 J：直尺 　 H：硬紙板　　I：秒表
探究課題：______．　　 猜想或假設：______．
設計實驗并進行：
（1）你所選的實驗器材（用器材前面的字母表示）______．
（2）簡述主要的實驗步驟______．
（3）實驗記錄表格：
（4）分析與論證：如果猜想不正確（或正確），則在上述的實驗中，會看到______．

Answer 1

解：從題意中已經獲取信息，滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關，從所提供的器材中可以猜想滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關（或無關）；
（1）猜想滑動摩擦力的大小可能與接觸面積有關，必須控制接觸面的粗糙程度和對接觸面的壓力相等，但必須每一次的接觸面積不同的物體，故取一個長方體，然后讓這個長方體在長木板上做勻速直線運動，為了使得實驗數據不具有偶然性，還需要多做幾次，所以還需要幾塊長毛巾；
（2）根據控制變量法進行實驗，其實驗步驟如：
A：將長方體木塊平放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₁；
B：將木塊側放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₂；
C：將長方體木塊豎放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₃；
D：比較F₁與F₂與F₃，若F₁=F₂=F₃，則滑動摩擦力與接觸面積無關；
若F₁≠F₂≠F₃，則滑動摩擦力與面積有關．
將長木板鋪上毛巾后再重復上述實驗．
（3）在探究實驗中，改變接觸面積，記錄彈簧測力計的示數，故數據表格設計如下：

實驗次數	木塊的放置方式	彈簧測力計的示數
1	平放
2	側放
3	立放

（4）從實驗探究中可知，滑動摩擦力的大小與物體的接觸面積無關，所以觀察到的實驗現象是每一次彈簧測力計的示數相等．
故答案為：答：與滑動摩擦力還可能有關的因素；滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關（或無關）（1）CDEF（或ACF）；
（2）A：將長方體木塊平放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₁；
B：將木塊側放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₂；
C：將長方體木塊豎放在長木板上，用彈簧測力計拉著長方體木塊做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數，記為F₃；
D：比較F₁與F₂與F₃，若F₁=F₂=F₃，則滑動摩擦力與接觸面積無關；
若F₁≠F₂≠F₃，則滑動摩擦力與面積有關．
將長木板鋪上毛巾后再重復上述實驗．
（3）見解析部分中的（3）；（4）每一次彈簧測力計的示數相等
分析：從題意中已經獲取信息，滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關，從所提供的器材中可以猜想滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關（或無關）；
（1）探究時，采用一個物體的接觸面積可以改變的長方體在長木板上做勻速直線運動，故還需彈簧測力計、幾條長毛巾；
（2）設計實驗步驟時，根據控制變量法設計出實驗步驟和（3）中的數據表格；
（4）經過實驗探究可知，滑動摩擦力的大小與物體的接觸面積無關，故每一次彈簧測力計勻速直線勻速時彈簧測力計的示數相等．
點評：滑動摩擦力跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，在此基礎上探究滑動摩擦力和接觸面大小的關系時，保證壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面的大小，比較滑動摩擦力的大小得出結論．從中培養了學生設計實驗的能力．