Question

在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，小明同学认为滑动摩擦力的大小与物体运动的速度有关．请你利用下列器材设计一个实验证明小明的观点是错误的．
实验器材：一端装有定滑轮的长木板、带挂钩的木块一个、细线、弹簧测力计一个．
写出实验步骤和结论．

Answer 1

解：（1）实验中研究摩擦力的大小与速度的关系，因此需要测量摩擦力，需要弹簧测力计；
（2）采用控制变量法的思想设计实验步骤，控制压力和接触面的粗糙程度相同，只改变物体运动的速度，观察弹簧测力计示数的大小；
（3）如果弹簧测力计的示数不变化，说明小军的认识是不正确的，摩擦力的大小与物体运动的速度无关．
故答案为：
①调节弹簧测力计使指针指零刻线；
②将系好细线的木块放在水平放置的长木板上，细线绕过定滑轮，用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动绳端，使木块在长木板上做匀速直线运动，此时，f=F₁．在表格中记录弹簧测力计的示数；
③改变拉动木块的速度，重复步骤2，读出弹簧测力计的示数为F₂；
结论：F₁=F₂，弹簧测力计两次示数不变，说明小明的观点是错误的．
分析：（1）实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小，木块做匀速直线运动时拉力的大小等于摩擦力大小，因此需要弹簧测力计测量木块受到的拉力；
（2）摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，因此探究摩擦力与物体运动速度大小的关系时，必须控制压力和接触面的粗糙程度一定，改变木块的运动速度，测量摩擦力的大小；
（3）从弹簧测力计示数的变化上，分析小明同学的结论是否正确．
点评：（1）这个实验来源于课本上探究摩擦力大小与哪个因素有关的演示实验，在原实验的基础上进行了延伸拓展，增加了速度因素；
（2）本题也是控制变量法思想的应用，明确变量和不变量是设计实验步骤的关键．