Question

如图所示，同一水平桌面上放有体积相同的实心长方体木块和铁块各一个．现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，小明同学设计了如下的方案：分别用弹簧测力计拉着木块和铁块在水平桌面上水平匀速直线运动，读出示数为F_木和F_铁，若F_木＞F_铁则木块的下表面比铁块更粗糙．小明的方案是否合理？请你作出评价．

Answer 1

分析：在研究多变量问题时，一定要采用控制变量法；此题中，摩擦力大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关．若研究摩擦力和接触面的粗糙程度之间的关系，就必须控制压力一定，可据此对实验方案进行评价．

解答：解：拉动木块和铁块在水平桌面上做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数即为木块和铁块所受到的摩擦力．
由于摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度都有关，根据控制变量法的思想，在研究摩擦力和粗糙程度的关系时，应控制压力相同；已知木块和铁块的体积相同，但铁的密度要大，即铁块的重力大，对地面的压力也大，显然不符合控制变量法的要求．
故小明的方案不合理．
正确方法：应控制压力相同，先将木块放在铁块上，匀速直线拉动铁块，记下弹簧测力计的示数F_铁；
然后再将铁块放在木块上，匀速直线拉动木块，记下弹簧测力计的示数F_木；
通过比较F_木、F_铁的大小，来得出木块、铁块哪个的下表面更加粗糙．

点评：在多变量的探究实验中，一定要注意控制变量法的运用，即：保持被研究变量不同，而控制其他因素一定．
控制变量法是初中阶段的一个重要思想方法，在大部分的实验或探究类试题中都会涉及，应熟练掌握．