Question

小明在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，设计了以下实验方案：
【步骤1】把长方体木块平放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的读数（如图甲（a））；
【步骤2】在长方体木块上放上砝码（如图甲（b）），用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使砝码与木块一起做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的读数；
【步骤3】在水平长木板上铺上一层棉布，把木块平放在棉布上（不加砝码） （如图甲（c）），用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的读数．
（1）比较甲中______两图能说明滑动摩擦力的大小与压力的大小有关；比较甲中______两图能说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
（2）在此基础上小明又猜想滑动摩擦力大小是否会与物体运动速度的大小有关？请你利用图中已有器材验证小明的猜想．写出你的做法：______．

（3）在研究此问题时，小红设计的实验如图乙所示，弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方形木块，木块下面是一长木板，实验时拉长木板，然后读出弹簧测力计的示数，即可测出木块和长木板之间的摩擦力．小明看了小红的实验设计后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验．对此你能说出其中的原因吗？
______．

Answer 1

解：（1）要说明摩擦力的大小和压力的关系，就要采用控制变量法控制接触面的粗糙程度不同而压力的大小不同，所以选（a）（b）两图；
要说明摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系，就要控制压力一定而接触面的粗糙程度不同，所以选（a）（c）两图；
（2）要探究摩擦力大小和物体运动速度的关系就要控制压力和接触面的粗糙程度都一定，而物体的运动速度不同．
我们可以利用图的器材，用弹簧测力计分别以不同的速度匀速拉动木块；观察测力计的示数是否相同．
（3）匀速拉动弹簧测力计，匀速是比较难以掌握的，同时运动中读数，示数也不够准确．采用小红的方案就可以避免这种问题．
故答案为：
（1）（a）（b）；（a）（c）
（2）利用甲图的器材，用弹簧测力计分别以不同的速度匀速拉动木块；观察测力计的示数是否相同．
（3）木板不一定要做匀速直线运动（或弹簧测力计保持静止，便于读数）．
分析：（1）采用控制变量法，控制接触面粗糙程度一定来探究摩擦力的大小和压力的关系；控制压力大小一定来探究摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系．
（2）探究摩擦力和物体运动速度的关系，就要采用控制变量法控制压力和接触面粗糙程度一定．
（3）根据测力计的读数和匀速直线运动的控制来分析原因．
点评：此题考查使用控制变量法来探究实验的能力．难点是第三问，这是我们平时不太注意的．