Question

9．在水平木板上鋪上粗糙程度不同的材料，讓小車自斜面頂端由靜止開始滑下，比較小車在水平面上運動的距離（如圖所示）．伽利略、牛頓等科學家曾多次做過類似的實驗，并在此基礎上分析推理得出著名的牛頓第一定律．請回答下列問題：

（1）為了得出科學結(jié)論，三次實驗中，每次都讓小車從斜面上同一位置由靜止自由下滑，這樣做的目的是使小車到達斜面底端水平面時具有相同的速度．
（2）本實驗的事實是：小車在水平面上受到的阻力越小，小車運動的路程越遠．在此事實的基礎上進一步推理可知：若水平面絕對光滑（小車不受阻力），則小車會在水平面上做勻速直線運動．這種研究問題的方法叫科學推理法．
（3）如果用木塊代替小車，來探究“影響滑動摩擦力大小的因素”，還需要添加的器材是木塊、鉤碼和彈簧測力計．若實驗時，同學們提出了以下猜想：A．與壓力大小有關；B．與接觸面的粗糙程度有關；C．與接觸面積大小有關．為了驗證以上猜想是否正確，小張組的同學利用右圖所示裝置及有關器材進行實驗，收集的數(shù)據(jù)如表：

序號	長方體木塊的放置	表面情況	壓力/N	測力計示數(shù)/N
1	平放	木板	5	1.2
2	平放	木板	8	1.9
3	平放	木板上鋪毛巾	5	2.0

①要驗證猜想A，應選取序號為1、2的兩次實驗；比較1、3兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：在壓力大小和接觸面積大小相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大．
②若要探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小的關系，請簡要陳述實驗的方案．

Answer 1

分析 （1）實驗中應使小車從同一高度由靜止滑下，是為了使小車具有相同的速度；
（2）水平面越光滑，小車所受阻力越小，運動距離越遠；如果小車不受力，小車將做勻速直線運動；運用了科學推理的方法；
（3）摩擦力的大小通過彈簧測力計進行測量；
①滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關．根據(jù)控制變量法分析解答；
②要探究滑動摩擦力的大小和物體接觸面積大小的關系，需要控制壓力的大小和接觸面的粗糙程度均一定而接觸面積的大小不同．

解答 解：
（1）實驗中每次讓小車從斜面頂端由靜止滑下，是為了使小車到達水平面時具有相同的速度；
（2）分析三次實驗可知：水平表面越光滑，小車受到的阻力越小，速度減小得越慢；推理可知：運動小車如果不受阻力作用，它將以恒定不變的速度永遠運動下去，這種研究方法是科學推理法；
（3）探究“影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中，要用彈簧測力計拉著不同質(zhì)量的小車在不同的接觸面上做勻速直線運動，因此應添加彈簧測力計；
①要要驗證猜想A：滑動摩擦力與壓力大小有關，應控制接觸面的粗糙程度和接觸面的大小相同，改變壓力大小，由表格數(shù)據(jù)可知，應選擇1、2兩次實驗；
由表格1和3兩次數(shù)據(jù)知，壓力和接觸面的大小相同，第3次實驗中木板上鋪毛巾，接觸面更粗糙，測力計示數(shù)大，即摩擦力大，所以可得：壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
②要探究滑動摩擦力的大小和接觸面積大小的關系，需要控制壓力的大小和接觸面的粗糙程度一定而接觸面積的大小不同；
可以采用同一木塊平放、側(cè)放和豎放，這樣既控制了壓力和接觸面的粗糙程度一定而接觸面積的大小不同．
故答案為：（1）相同的速度；（2）勻速直線；科學推理；（3）彈簧測力計；①1、2；壓力大小和接觸面積大��；接觸面越粗糙；②使用同一木塊平放、側(cè)放、豎放在木板上，勻速拉動木塊，測出摩擦力的大小進行比較，得出滑動摩擦力和接觸面積的關系．

點評 探究阻力對物體運動的影響及影響動能大小的因素實驗，均是小車從斜面滑下，注意二者的區(qū)別：小車滑下的高度是否變化；水平面的粗糙程度是否變化．并掌握控制變量法和科學推理法的應用；此題同時探究了“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關”．