Question

在科学探究课中，实验小组同学猜想“滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关”，于是他们选用了重10N的物体完成了如图所示的三次实验：

（1）通过比较      两图，可以验证他们的猜想，得出的结论是：                                                 
（2）好动脑筋的同学们在甲装置木板右端又垫了一个木块，来探究斜面的机械效率。实验前他们分析：“由于斜面不是光滑的，沿斜面向上拉物体，必定要克服摩擦做额外功，斜面的机械效率一定受摩擦力的影响”。于是他们做了如图所示的实验，在光滑程度一样而倾斜程度不同的斜面上匀速直线拉动物块，（如图所示）并设计表格记录实验数据如下：

实验 次数	斜面的倾斜程度	物体重G/N	物体上升高度h/m	沿斜面拉力F/N	物体移动距离 s/m	有用功Ｗ有/J	总功W总/J	机械效率	机械效率平均值
1	较缓	5.0	0.10	1.6	0.50	0.50	0.80	63%
2	较陡	5.0	0.15	2.2	0.50	0.75	1.10	68%
3	最陡	5.0	0.25		0.50	1.25

（a）如图所示第三次实验弹簧测力计的示数为         N。
（b）小兰在对实验数据处理的过程中出现的错误之处是：                         。
（c）改正错误后，对实验数据进行分析，你对斜面机械效率问题可获得的初步结论是         
                                       。

Answer 1

（1）甲、乙 （2分）  接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大（2分）
（2）（a）3.2 （2分） （b）斜面的机械效率是变化的，不应计算平均值。（或表格中不应该有“机械效率平均值”这一项等答案，合理即可） （2分） （c）接触面粗糙程度相同（或光滑程度相同）时，斜面越陡（或缓），机械效率越高（或低）。（2分）（前提条件1分，变量间的关系1分）

试题分析：（1）摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度．要探究滑动摩擦力与压力大小的关系，需要保持接触面的粗糙程度相同，改变压力的大小．
（2）（a）弹簧测力计读数时要看清量程和分度值，然后根据指针指示的位置读数；
（b）斜面的机械效率不是固定不变的，它和斜面的倾斜程度、粗糙程度、拉动物体的重力都有关系，因此不能求取平均值．
（c）根据W=FS求出第三次实验的总功，利用效率公式求出效率，根据实验记录，找出相同因素和不同因素，运用控制变量法的思想得出正确的结论．：（1）探究滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关时，应控制接触面的粗糙程度不变，改变压力的大小，结合图1可知甲、乙符合．
由图甲、乙可知，两者接触面的粗糙程度相同，乙的压力大，弹簧测力计的示数也大，即受到的摩擦力大，故可得结论：接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大．
（2）（a）图示弹簧测力计的量程为5N，分度值是0.2N，指针指在3N下面第1个小格上，所以弹簧测力计的示数为3N+0.2N=3.2N；
（b）影响斜面机械效率的因素有斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度，同一斜面机械效率也不是固定不变的，拉动的物体重力越大，斜面的机械效率越大，因此斜面机械效率是变化的，不应计算平均值．
（c）第3次实验中，总功为W_总=FS=3.2N×0.5m=1.6J，
斜面的机械效率；
观察表中数据，相同因素是斜面的粗糙程度，不同因素是斜面的倾斜程度，根据机械效率的大小，得出的结论是：接触面粗糙程度相同（或光滑程度相同）时，斜面越陡（或缓），机械效率越高（或低）．
点评：本题重点考查了控制变量法的思想在实验中的具体应用，采用控制变量法研究的实验，在归纳结论时，一定要看清不变量和变量，一般是在（不变量）相同时，物理量与（变量）有关．