Question

小明、小紅和小王在探究“摩擦力的大小可能跟哪些因素有關”的過程中，分別提到了以下猜想：
小明：摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關；
小紅：摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關；
小王：摩擦力的大小可能與產生摩擦力的兩個接觸面的接觸面積的大小有關；
為了驗證上述猜想是否正確，小明選用了一塊底面與各個側面粗糙程度相同的長方體木塊，并設計了以下的探究方案：
步驟1：把長方形木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊作勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)（如圖甲）
步驟2：在長方形木塊上放上砝碼（如圖乙），用彈簧測力計水平拉木塊作勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)．
步驟3：在水平長木板上鋪上棉布，把木塊平放在棉布上（不加砝碼），用彈簧測力計水平拉木塊作勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)（如圖丙）．比較“步驟3”與“步驟1”中彈簧測力計的示數(shù)的大小．

（1）當用彈簧測力計水平拉木塊做勻速直線運動，摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數(shù)，為什么？
（2）步驟2的設計目的是為了驗證哪種猜想的正確？
（3）為了檢驗小王的猜想是否正確，可在上述試驗的基礎上再增加一個步驟，寫出你所設計的這一實驗步驟．
（4）在步驟2中，若木塊和砝碼的總重為0.5N，當用彈簧測力計水平拉木塊作勻速直線運動時，則砝碼與木塊摩擦力之間的關系是：______．
A．大于0.5N     B．大于零且小于0.5N    C．等于0.5N     D．等于零
（5）考慮到影響摩擦力的因素教多，在上述探究過程中總要控制某些因素，使他們保持不變，進而尋找摩擦力的大小與另外一個因素的關系，這種研究問題方法叫做“控制變量法”想想看，在我們探究過的哪些物理問題中用到過這種方法？

Answer 1

解：（1）彈簧測力計拉動木塊時，水平方向上木塊受到摩擦力和拉力，彈簧測力計顯示的是拉力大小，木塊勻速直線運動時，摩擦力和拉力是平衡力，大小相等．
（2）步驟1和步驟2，控制接觸面的粗糙程度相同，改變壓力大小，研究摩擦力和壓力關系．
（3）小王猜想摩擦力可能跟接觸面積有關，增加步驟4：將這個木塊側放在長木板上，用彈簧測力計拉著它在水平木板上做勻速直線運動，記下彈簧測力計的示數(shù)．步驟1和步驟4進行比較．
（4）砝碼和木塊一起做勻速直線運動，兩者之間既無相對運動、也無相對運動趨勢，所以不受摩擦力，即摩擦力為0；
（5）常用控制變量法探究物理問題．探究電流跟電壓關系時；探究電阻大小的影響因素；探究壓力作用效果影響因素；探究液體壓強大小的影響因素等等．
故答案為：（1）物體如果做勻速直線運動，是因為受到平衡力，此時摩擦力和拉力是一對平衡力，大小相等，所以此時彈簧測力計的示數(shù)即表示拉力的大小又表示了摩擦力的大小．
（2）摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關．
（3）將這個木塊側放在長木板上，用彈簧測力計拉著它在水平木板上做勻速直線運動，記下彈簧測力計的示數(shù)．
（4）D．
（5）探究電流跟電壓的關系時，電阻不變．（答案不唯一）
分析：（1）摩擦力大小可能跟壓力大小、接觸面的粗糙程度、接觸面積大小有關．用控制變量法研究摩擦力大小的影響因素．研究摩擦力跟壓力關系時，控制接觸面粗糙程度和接觸面積不變．研究摩擦力跟接觸面粗糙程度關系時，控制壓力和接觸面積不變．研究摩擦力跟接觸面積的關系時，控制壓力和接觸面粗糙程度不變．
（2）物體靜止和勻速直線運動時受到平衡力的作用．木塊的摩擦力無法直接測得，讓木塊在水平面上勻速直線運動，摩擦力等于拉力．
（3）摩擦力跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關，有壓力，表面不是光滑的，一定存在摩擦力，摩擦力最大等于物體的重力．
點評：（1）掌握用控制變量法探究摩擦力大小的影響因素．掌握摩擦力大小的影響因素．
（2）掌握物體靜止和勻速直線運動時受到平衡力的作用．