如何解答与摩擦力有关的实验？
◇学生提问
在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中。
(1)在水平桌面上，用弹簧测力计水平向左拉动木块，使其作匀速直线运动，弹簧测力计示数如图所示。根据____________知识可知，木块所受的滑动摩擦力为_______N。
(2)小华将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半。他由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他的探究过程中存在的问题是__________________________________________。
老师，象这种与摩擦力有关的实验题，应当如何解答呢？
◇问题探究
根据二力平衡测量摩擦力（重要性：★★）
老师：别急，从题意中去找线索！首先要解决的问题是怎样测量摩擦力的大小。木块在水平桌面上是怎样运动的？你先分析一下木块的受力情况。
学生：我想想，木块在水平桌面上向左做匀速直线运动，运动状态不变处于平衡状态。木块在竖直方向上受到的力是竖直向下的重力和竖直向上的支持力；而水平方向上受到的力向左是拉力、向右……哦！是桌面产生的摩擦力！如图所示。老师，你看对吧？
老师：
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很好，你再想想，竖直方向和水平方向的每对力有什么关系呢？
学生：哦，明白了：由于木块处于平衡状态，竖直方向的重力和支持力是一对平衡力；水平方向的拉力与摩擦力也是一对平衡力！用弹簧测力计测出的是对木块施加的拉力，既然拉力与摩擦力平衡，摩擦力的大小也就等于拉力的大小！读出弹簧测力计的示数也就是摩擦力的大小！是吧，老师？
老师：很好，你分析得很到位！我们正是根据二力平衡来测量摩擦力的！这就对木块的运动有明确的要求了，你说是什么呢？
学生：我想想，要保证摩擦力与拉力平衡，木块就要处于平衡状态，那就是要拉着木块做匀速直线运动。
上面的问题第（1）问我知道答案了！“根据二力平衡知识可知，木块所受的滑动摩擦力为2.8N。”
可是第（2）问我还不太明白？
根据控制变量法分析“探究影响摩擦力的因素”问题（重要性：★★★★）
老师：别慌，一步步来！你想想，影响摩擦力的因素有哪些？
学生：课本上说，摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度都有关系。应该是压力和接触面的粗糙程度两个因素影响摩擦力吧！
老师：对，既然这两个因素都影响摩擦力的大小，我们通过实验进行验证或探究时，就得采用科学的研究方法。
打个比方，两个物体受到的摩擦力不同，到底是两个物体对接触面的压力不同引起的？还是接触面粗糙程度不同引起的？我们怎样才能确定是哪个因素引起的？
学生：嗯，那就得一个个排查吧？
老师：是的，你说说怎样操作呢？
学生：
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我想想，如果要探究是否是压力影响摩擦力，可以选质量不同的两个物体，晕，不行！这两个物体的面积不一定相同，底面粗糙程度也不一定相同，那就只用一个物体，通过在它上面放其他物体的方法来改变压力，只让压力不同；粗糙程度相同，那让它们在同一个表面上做匀速直线运动就行了；
如果要探究粗糙程度怎样影响摩擦力，压力就得相同，用同一物体就可以；不同的是粗糙程度，那就让物体在不同表面上运动。
老师：你真棒！那第（2）问你会解答了吗？
学生：我看看，小华将木块沿竖直方向截去一半后，定量是粗糙程度和压力，变量是接触面积；可课本上没说接触面积影响摩擦力呀！
不对，刚才我忽略了一个关键因素：木块沿竖直方向截去一半，桌面受到的压力也变了，变成原来一半了！这样就出现了两个变量！是得不出正确结论的！
哈哈，我终于搞明白了！他的探究过程中存在的问题是“未控制木块对水平桌面的压力不变”！
老师：呵呵，你回答得非常好！
通过分析定量一定时，归纳唯一变量是否影响摩擦力（重要性：★★）
学生：在每个实验中，都要通过分析测量出的数据，归纳出结论。怎样归纳结论的方法，老师也讲给我听吧。
老师：呵呵，这种方法，其实你已经在运用了。以下面这个题第（1）问为例，你完全可以提炼出来。
下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录：
实验次数
接触面的材料
压力F/N
摩擦力f／N
①
木块与木板
8
l.6
②
木块与木板
12
2.4
③
木块与毛巾
12
5.0
(1)分析比较序号①与②的实验数据，可得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
学生：我想想，①与②
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的实验数据纵向对比，接触面的材料都是木块与木板，粗糙程度是定量，压力分别为8N和12N，结果摩擦力分别是1.6N和2.4N。肯定是压力影响了摩擦力。那结论就是：摩擦力的大小与压力有关，压力越大，摩擦力越大吧？
老师：这样归纳不严密！要把每个因素的情况都叙述清楚才可以！
学生： 哦！我明白了，归纳结论应该先说出定量一定时，再说变量越大或越小，引起摩擦力如何变化吧！
这个题的结论就是：在接触面的粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大！
◇学生笔记
解答与摩擦力有关的实验问题时，要注意知识原理与方法的运用。测量摩擦力用到二力平衡的知识；而探究与归纳问题则运用了控制变量法。
◇要点训练
1. “水会增大物体间的摩擦力吗？”多数人的答案是：不会。许多人都有这样的常识：油漆过的地板上有水时，人很容易滑倒。但也有相反的事例，例如爬过树的人都知道：手上出汗时，会感觉到手与树之间的摩擦力变大了。水到底可以增大还是减小物体间的摩擦呢？比较上述事例发现，油漆过的木板表面不吸水，树木（可看作未油漆过的木板）表面吸水，所以探究水对摩擦力大小的影响，应分为两种情况：
猜想一：在不吸水的木板表面，有水时的摩擦力可能比无水时的摩擦力小。
猜想二：在吸水的木板表面，有水时的摩擦力可能比无水时的摩擦力大。
为了验证上述两个猜想，请你完成下列问题：
⑴将所需实验器材补充完整。
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器材：油漆过的木板、未油漆过的木板、带有挂钩的木块、盛水的烧杯及＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑵设计记录实验数据的表格。
答案：⑴弹簧测力计； ⑵
实验
次数
实验条件
摩擦力f/N
木板
接触面
1
油漆过的木板
无水
2
有水
3
未油漆过的木板
无水
4
有水
解析：（1）探究“水对摩擦力的影响”，需要测量出摩擦力的大小，所以必须用到弹簧测力计；（2）设计表格要各项目分列排列，便于找出定量与变量。
2.在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们提出以下几种猜想：
A．与接触面之间的压力有关 B．与物体运动速度有关
C．与物体间接触面积的大小有关 D． 与物体间接触面的粗糙程度有关
他们用如图所示的实验操作验证他们的猜想。
（1）实验时，应拉着弹簧测力计沿水平方向做 运动；
（2）比较甲图和＿＿＿图弹簧测力计的示数可以验证猜想 ＿＿＿。（填写序号）
答案：（1）匀速直线运动； （2）乙 A
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解析：（1）用弹簧测力计测量摩擦力的大小，必须让摩擦力与拉力平衡，所以木块要做匀速直线运动；（2）根据控制变量法分析，甲图与乙图对比，只有压力这一个变量，能得出科学结论，探究摩擦力与压力的关系；甲图与丙图对比，压力、接触面的粗糙程度都是变量，不能得出科学结论。
3. 在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们提出了以下几种猜想：
A．与物体的重力大小有关
B．与物体运动的速度大小有关
C．与物体间的接触面积大小有关
D．与物体间接触面的粗糙程度有关
实验室有一个较长且光滑程度一致的木板、一个带钩的长方体木块和一只弹簧测力计可供使用。
小娟同学用弹簧测力计匀速拉动木块在水平放置的木板上进行三次实验，如图所示。实验数据如下表所示：
次数
木块放置方式
木块运动快慢
弹簧测力计示数
1
平放
很慢
1.2N
2
平放
慢
1.2N
3
平放
较快
1.2N
(1)表中数据可以验证猜想＿＿＿＿(填序号)的正确或者错误。
(2)实验中要匀速拉动木块的原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)就利用现有器材且保持木板水平，还可以验证猜想＿＿＿＿(填序号)正确或者错误，请你把验证这个猜想的实验操作过程叙述出来： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：（1）B； （2）让摩擦力与拉力平衡，测出摩擦力； （3）C；再将木块侧放或立放，在水平木板上匀速拉动，测出摩擦力。
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解析：（1）从记录的数据分析，只有速度这一因素是变量；（3）就现有器材分析，还能改变的物理量就是受力面积。
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