某小组同学利用长木板、毛巾、两块完全相同的带钩立方体木块、弹簧测力计等器材探究“摩擦力大小与哪些因素有关”,下表是在实验时得到的一组实验数据:
实验次数 | 与木块的摩擦面 | 木块的放置方式 | 弹簧测力计的示数/N |
1 | 木板表面(水平) | 一木块平放 | 1.8 |
2 | 木板表面(水平) | 一木块平放 | 2.9 |
3 | 毛巾表面(水平) | 一木块平放 | 2.4 |
4 | 木板表面(水平) | 两木块叠放 | 3.6 |
(2)分析第1和第4两次实验数据,可以得出结论:______.
(3)小丽同学提出了一个问题:摩擦力大小与接触面积是否有关呢?她将木块沿竖直方向截取一半后,测得木块所受摩擦力变为原来的一半,她由此得出:摩擦力的大小随接触面积的减小而减小,你认为她的探究过程存在的缺陷是______不变.要“探究摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关”应该选择一个______(填“长方体”或“正方体”)木块,至少需要通过做______次实验才能得出初步结论.
解:(1)分析1、2两次实验可知,实验条件相同,弹簧测力计的示数应该不变,因此必定有一个出现了问题,再与实验3的结果相比较可以看出,第2次实验的2.9N显然是偏大了,造成这一结果的原因,可能是由于没有匀速拉动木块造成的;
(2)第1和第4两次实验中,接触面相同,木块的压力不同,弹簧测力计的示数不同,因此可得出在接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大;
(3)根据控制变量法的要求,在研究摩擦力大小与接触面积大小是否有关时,应保持压力、接触面的粗糙程度不变,因此,小丽的设计明显违背了控制变量法的要求;最简便的做法是选择一个长方体木块,这样在压力不变的情况下,可通过改变不同的侧面来改变接触面积的大小,至少通过两次实验,可得出相应的结论;
故答案为:(1)2.9;没有匀速拉动木块造成的;(2)接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大;
(3)没有控制压力;长方体,2.
控制变量法的运用,是本实验的基本研究方法,同时,在用弹簧测力计拉动木块时,一定要尽量使其做匀速直线运动,这样拉力与摩擦力才是一对平衡力.因此,无论在设计实验、进行实验还是分析实验结论的过程中,都要注意这几点.
点评:理解和运用控制变量法,是解决此题中多个问题的关键,对此题中牵扯到了三个因素,我们一定要明确摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,与接触面积的大小无关.同时,在分析实验数据时,还要一定要特别注意如果不能匀速拉动弹簧测力计,可能对测量结果造成的影响.
物理解题技巧分享:反射定律:三线共面两角等,成像都是虚像的,物像镜面对称轴,镜面凹面均适用。