某小組同學利用長木板、毛巾、兩塊完全相同的帶鉤立方體木塊、彈簧測力計等器材探究“摩擦力大小與哪些因素有關”,下表是在實驗時得到的一組實驗數據:
實驗次數 | 與木塊的摩擦面 | 木塊的放置方式 | 彈簧測力計的示數/N |
1 | 木板表面(水平) | 一木塊平放 | 1.8 |
2 | 木板表面(水平) | 一木塊平放 | 2.9 |
3 | 毛巾表面(水平) | 一木塊平放 | 2.4 |
4 | 木板表面(水平) | 兩木塊疊放 | 3.6 |
(2)分析第1和第4兩次實驗數據,可以得出結論:______.
(3)小麗同學提出了一個問題:摩擦力大小與接觸面積是否有關呢?她將木塊沿豎直方向截取一半后,測得木塊所受摩擦力變為原來的一半,她由此得出:摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小,你認為她的探究過程存在的缺陷是______不變.要“探究摩擦力的大小與接觸面積的大小是否有關”應該選擇一個______(填“長方體”或“正方體”)木塊,至少需要通過做______次實驗才能得出初步結論.
解:(1)分析1、2兩次實驗可知,實驗條件相同,彈簧測力計的示數應該不變,因此必定有一個出現了問題,再與實驗3的結果相比較可以看出,第2次實驗的2.9N顯然是偏大了,造成這一結果的原因,可能是由于沒有勻速拉動木塊造成的;
(2)第1和第4兩次實驗中,接觸面相同,木塊的壓力不同,彈簧測力計的示數不同,因此可得出在接觸面粗糙程度相同時,壓力越大,摩擦力越大;
(3)根據控制變量法的要求,在研究摩擦力大小與接觸面積大小是否有關時,應保持壓力、接觸面的粗糙程度不變,因此,小麗的設計明顯違背了控制變量法的要求;最簡便的做法是選擇一個長方體木塊,這樣在壓力不變的情況下,可通過改變不同的側面來改變接觸面積的大小,至少通過兩次實驗,可得出相應的結論;
故答案為:(1)2.9;沒有勻速拉動木塊造成的;(2)接觸面粗糙程度相同時,壓力越大,摩擦力越大;
(3)沒有控制壓力;長方體,2.
控制變量法的運用,是本實驗的基本研究方法,同時,在用彈簧測力計拉動木塊時,一定要盡量使其做勻速直線運動,這樣拉力與摩擦力才是一對平衡力.因此,無論在設計實驗、進行實驗還是分析實驗結論的過程中,都要注意這幾點.
點評:理解和運用控制變量法,是解決此題中多個問題的關鍵,對此題中牽扯到了三個因素,我們一定要明確摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關,與接觸面積的大小無關.同時,在分析實驗數據時,還要一定要特別注意如果不能勻速拉動彈簧測力計,可能對測量結果造成的影響.
物理解題技巧分享:反射定律:三線共面兩角等,成像都是虛像的,物像鏡面對稱軸,鏡面凹面均適用。