Question

某小组同学利用长木板、毛巾、两块完全相同的带钩立方体木块、弹簧测力计等器材探究“摩擦力大小与哪些因素有关”，下表是在实验时得到的一组实验数据：

实验次数	与木块的摩擦面	木块的放置方式	弹簧测力计的示数/N
1	木板表面（水平）	一木块平放	1.8
2	木板表面（水平）	一木块平放	2.9
3	毛巾表面（水平）	一木块平放	2.4
4	木板表面（水平）	两木块叠放	3.6

（1）你认为表中哪个数据是不合理的：______，并指出在弹簧测力计正常使用下导致数据不合理的原因是由于______；
（2）分析第1和第4两次实验数据，可以得出结论：______．
（3）小丽同学提出了一个问题：摩擦力大小与接触面积是否有关呢？她将木块沿竖直方向截取一半后，测得木块所受摩擦力变为原来的一半，她由此得出：摩擦力的大小随接触面积的减小而减小，你认为她的探究过程存在的缺陷是______不变．要“探究摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关”应该选择一个______（填“长方体”或“正方体”）木块，至少需要通过做______次实验才能得出初步结论．

Answer 1

解：（1）分析1、2两次实验可知，实验条件相同，弹簧测力计的示数应该不变，因此必定有一个出现了问题，再与实验3的结果相比较可以看出，第2次实验的2.9N显然是偏大了，造成这一结果的原因，可能是由于没有匀速拉动木块造成的；
（2）第1和第4两次实验中，接触面相同，木块的压力不同，弹簧测力计的示数不同，因此可得出在接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大；
（3）根据控制变量法的要求，在研究摩擦力大小与接触面积大小是否有关时，应保持压力、接触面的粗糙程度不变，因此，小丽的设计明显违背了控制变量法的要求；最简便的做法是选择一个长方体木块，这样在压力不变的情况下，可通过改变不同的侧面来改变接触面积的大小，至少通过两次实验，可得出相应的结论；
故答案为：（1）2.9；没有匀速拉动木块造成的；（2）接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大；
（3）没有控制压力；长方体，2．
分析：控制变量法的运用，是本实验的基本研究方法，同时，在用弹簧测力计拉动木块时，一定要尽量使其做匀速直线运动，这样拉力与摩擦力才是一对平衡力．因此，无论在设计实验、进行实验还是分析实验结论的过程中，都要注意这几点．
点评：理解和运用控制变量法，是解决此题中多个问题的关键，对此题中牵扯到了三个因素，我们一定要明确摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，与接触面积的大小无关．同时，在分析实验数据时，还要一定要特别注意如果不能匀速拉动弹簧测力计，可能对测量结果造成的影响．