Question

9．運動鞋設計師在設計鞋子時，考慮到鞋子的防滑，猜想鞋與地面間的摩擦力的大小可能跟鞋底花紋的深度有關．于是找來兩只同品種、同規(guī)格、同花紋的運動鞋進行實驗探究（其中一只鞋底A花紋深度較大，另一只鞋底B花紋花紋深度較�。�．實驗步驟如下：
（1）用彈簧測力計先測出兩只鞋重力如表一，隨即用此彈簧測力計用沿水平方向拉著鞋子在水平桌面上做勻速直線運動，讀出了彈簧測力計的示數(shù)填入表中，第1次實驗中鞋子所受摩擦力為2.3 N．
表一：

序號	種類	重力/N	拉力/N
1	A	5.7	2.3
2	B	5.4	1.7

（2）將A鞋子換成B鞋子在同一個桌面上重新實驗，測出了重力和拉力填在表一中．由此得出結論：鞋底花紋越深，與地面摩擦力越大．小紅認為他的做法不妥，不妥之處有兩點沒有控制壓力相等、測水平方向的力彈簧測力計沒有校零．
（3）為了得出正確的結論，小明采納了小紅的意見，將兩種鞋子插在對方中進行實驗，得出的數(shù)據(jù)如表二：
表二：

序號	種類	重力/N	拉力/N
3	B插在A中	11.1	4.5
4	A插在B中	11.1	3.5

對比序號3和4的實驗數(shù)據(jù)可知：摩擦力的大小與鞋底花紋的深度有關．
對比序號1和3或2和4 的實驗數(shù)據(jù)可知：摩擦力的大小與壓力有關．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計水平拉動鞋子時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力大小，鞋子保持勻速直線運動．
（2）花紋的深度不同表示接觸面的粗糙程度不同，探究滑動摩擦力大小跟花紋深度的關系，控制壓力大小不變．
（3）探究滑動摩擦力的大小與鞋底花紋深度的關系，控制壓力大小不變．
探究滑動摩擦力大小跟壓力大小關系，控制花紋深度不變．

解答 解：（1）鞋子在水平面上進行勻速直線運動，鞋子在水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，大小相等，因此第1次實驗中鞋子所受摩擦力：f=F=2.3N．
（2）探究滑動摩擦力大小跟花紋深度的關系，控制壓力大小不變，A鞋和B鞋的壓力不同，所以得出的實驗結論不準確．所以實驗中沒有控制壓力大小不變，同時測水平方向力的彈簧測力計沒有校零．
（3）實驗3和4，壓力相同，花紋深度越深，滑動摩擦力越大，所以實驗3和4探究摩擦力的大小與鞋底花紋的深度有關．
實驗1和3或2和4，花紋深度相同，壓力越大，滑動摩擦力越大，所以實驗1和3或2和4探究滑動摩擦力的大小與壓力大小有關．
故答案為：（1）水平；勻速直線；2.3；（2）沒有控制壓力相等；測水平方向的力彈簧測力計沒有校零；（3）3和4；1和3或2和4．

點評 實驗中花紋的深度不同，實際上是指接觸面的粗糙程度不同．
一個物理量受多個因素的影響時，探究物理量和其中一個因素的關系時，一定要控制其它因素不變．