Question

10．如圖所示，同一水平桌面上放有體積相同的實心長方體木塊和鐵塊各一個．現想“探究木塊和鐵塊的下表面誰更粗糙？”，小明同學設計了如下的方案：
分別用彈簧測力計沿水平方向拉著木塊和鐵塊在水平桌面上做勻速直線運動，讀出示數為F_木和F_鐵，若F_木＞F_鐵則木塊的下表面比鐵塊更粗糙．老師認為小明的方案是不合理，理由是沒有控制壓力大小相同．
若要正確區分木塊和鐵塊的粗糙，你的操作步驟是：第一步：木塊置于鐵塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動鐵塊，記下測力計示數F₁；
第二步：鐵塊置于木塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動木塊，記下測力計示數F₂；
第三步：分析比較，得出結論．

Answer 1

分析 （1）在研究多變量問題時，一定要采用控制變量法；此題中，摩擦力大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關．若研究摩擦力和接觸面的粗糙程度之間的關系，就必須控制壓力一定，可據此對實驗方案進行評價，看是否合理；
（2）因為滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，所以要探究接觸面的粗糙程度，需要控制壓力大小相同．因此可以想辦法使兩個物體疊放起來，讓木塊和鐵塊分別與桌面接觸，勻速拉動記下兩次讀數；
根據兩次測力計讀數的大小可以得到實驗結論

解答 解：（1）由于摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度都有關，根據控制變量法的思想，在研究摩擦力和粗糙程度的關系時，應控制壓力相同；已知木塊和鐵塊的體積相同，但鐵的密度要大，即鐵塊的重力大，對地面的壓力也大，顯然不符合控制變量法的要求；
（2）摩擦力跟壓力和接觸面粗糙程度有關，木塊和鐵塊疊放在一起保持壓力一定，先用木塊做接觸面，后鐵塊做接觸面，從而改變接觸面粗糙程度．
第一步：木塊置于鐵塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動鐵塊，記下測力計示數F₁
第二步：鐵塊置于木塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動木塊，記下測力計示數F₂
第三步：通過比較F₁、F₂的大小，來得出木塊、鐵塊哪個的下表面更加粗糙．
F₁＞F₂；則鐵塊表面更粗糙，F₁＜F₂，則木塊表面更粗糙．
故答案為：沒有控制壓力大小相同；
木塊置于鐵塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動鐵塊，記下測力計示數F₁；
鐵塊置于木塊上，用彈簧測力計沿水平方向勻速直線拉動木塊，記下測力計示數F₂．

點評 在多變量的探究實驗中，一定要注意控制變量法的運用，即：保持被研究變量不同，而控制其他因素一定．
控制變量法是初中階段的一個重要思想方法，在大部分的實驗或探究類試題中都會涉及，應熟練掌握．