Question

（2010?青岛模拟）设计实验：
（1）给你一直弹簧测力计、一个木块、几支铅笔，请你设计一个小实验，验证“在相同条件下，滚动摩擦远小于滑动摩擦．”
（2）请完成下列探究实验的设计方案：

课题	探究弹性势能与形变大小的关系	数据记录表格	次数 弹簧被压缩的长度△L/cm 木块被推动的距离s/cm 弹簧弹性势能的大小 1 2
器材	弹簧、木块、刻度尺
实验 步骤	第一步：将弹簧按下图安装好； 第二步：将小球置于弹簧的右端，使弹簧被压缩的长度为△L1，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1； 第三步：将小球置于弹簧的右端，使弹簧被压缩的长度为△L2（△L2＞△L1），放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S2． 第四步：比较S1和S2得出结论．

Answer 1

分析：（1）要验证“在相同条件下，滚动摩擦远小于滑动摩擦”的正确性，就要采用控制变量法，控制压力的大小和接触面粗糙程度一定．
（2）①由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法．
②探究弹性势能的大小与形变大小的关系，改变弹簧的形变大小，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
③比较两次木块被推动的距离得出结论．

解答：解：（1）步骤一：把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F₁；
步骤二：把圆柱状铅笔放在水平桌面上，将木块放在其上方，用步骤一的方法拉动木块，记下弹簧测力计的示数F₂．
实验分析：当满足F₂＜F₁的条件时，上述结论是正确的．
（2）①在实验中要改变弹簧的形变大小，观察木块被推出的距离远近．
设计表格如下：

次数	弹簧被压缩的长度△L/cm	木块被推动的距离s/cm	弹簧弹性势能的大小
1
2

②实验步骤如下：
第一步：将弹簧按下图安装好；

第二步：将小球置于弹簧的右端，使弹簧被压缩的长度为△L₁，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S₁；
第三步：将小球置于弹簧的右端，使弹簧被压缩的长度为△L₂（△L₂＞△L₁），放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S₂．
第四步：比较S₁和S₂得出结论．

点评：（1）主要考查的是学生应用所学物理知识来解决实际问题的能力，设计实验的能力．
（2）本题为探究弹性势能与形变大小关系的实验，考查了分析实验能力、考查了学生对控制变量法、转换法的了解与掌握，属于难题．