Question

科学探究活动通常包括以下几个环节：①提出问题，②猜想与假设，③制定计划与设计实验，④进行实验与收集证据，⑤分析与论证，⑥评估，⑦交流与合作等．一位同学在学习了滑动摩擦力之后，认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题．
（1）这位同学认为，滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积的大小成正比，这属于上述科学探究的

 

环节．
（2）为完成本实验，需要自己选用器材，其中他选用的木块应是下列选项中的

 

A．各面粗糙程度相同的正方体
B．各面粗糙程度不同的正方体
C．各面粗糙程度相同，长、宽、高不同的长方体
D．各面粗糙程度不同，长、宽、高不同的长方体
（3）在本实验中，该同学设计了两种实验方案：
方案一：木板水平固定，通过弹簧秤水平拉动木块，如图甲所示；
方案二：木块与弹簧秤相连，弹簧秤水平固定，通过细绳水平拉动木板，如图乙所示．

①上述两种方案中，你认为更合理、更易于操作的是

 

（填“方案一”或“方案二”）
②该实验应该记录的数据有

 

；
③如何根据数据分析并判断原来的猜想？

 

．

Answer 1

分析：（1）针对所研究的问题提出自己的看法，因为结论的正确性有待于实验的探究结果，因此，这属于科学探究的“猜想与假设”环节；
（2）根据控制变量法的要求，此实验要求保持压力和接触面的粗糙程度不变，据此可判断各选项是否符合实验要求；
（3）①实验中我们是根据拉力与摩擦力是一对平衡力的原理，才通过测力计读出摩擦力大小的，因此，在操作时要保持物体做匀速直线运动，这也是实验操作中较难保持的地方，方案二的改进则很好地解决了这一问题；
②根据F=f=μmg，确定待测量；
③改变接触面积做实验，重新求解动摩擦因素．

解答：解：（1）针对实验的目的，这位同学提出了自己的想法，这属于科学探究的“猜想与假设”环节；
（2）在探究摩擦力大小与接触面积大小的关系，必须要保证压力与接触面的粗糙程度不变，只改变接触面积的大小，因此，只有选项C符合题意；
（3）①比较两种实验方案的操作过程可以看出，甲中物体在弹簧测力计作用下很难控制它一直做匀速直线运动，而乙中拉动的是木板，弹簧测力计与木块相对静止，此时读数更准确．
②通过弹簧测力计的示数得出摩擦力的大小，这是利用了二力平衡的原理，有F=f=μmg，故需要测量物体的总量mg、弹簧秤的读数F、接触面的面积S；
③据数据分析摩擦力的大小与接触面积的关系，作出判断；或分析弹簧秤的读数与接触面积的关系．
故答案为：（1）猜想与假设；（2）C；（3）①方案二；②物体的总量mg、弹簧秤的读数F、接触面的面积S；③根据数据分析摩擦力的大小与接触面积的关系，作出判断；或分析弹簧秤的读数与接触面积的关系．

点评：通过此实验主要考查了对科学探究实验过程的熟悉、对控制变量法的运用以及对实验操作过程的合理改进等．在对动摩擦因数的计算中，要依据题目中所提供的信息，在理解的基础上进行活学活用，在这里关键是要分析出f与N的大小．