Question

（2010?青島模擬）設(shè)計實驗：
（1）給你一直彈簧測力計、一個木塊、幾支鉛筆，請你設(shè)計一個小實驗，驗證“在相同條件下，滾動摩擦遠小于滑動摩擦．”
（2）請完成下列探究實驗的設(shè)計方案：

課題	探究彈性勢能與形變大小的關(guān)系	數(shù)據(jù)記錄表格	次數(shù) 彈簧被壓縮的長度△L/cm 木塊被推動的距離s/cm 彈簧彈性勢能的大小 1 2
器材	彈簧、木塊、刻度尺
實驗 步驟	第一步：將彈簧按下圖安裝好； 第二步：將小球置于彈簧的右端，使彈簧被壓縮的長度為△L1，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S1； 第三步：將小球置于彈簧的右端，使彈簧被壓縮的長度為△L2（△L2＞△L1），放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S2． 第四步：比較S1和S2得出結(jié)論．

Answer 1

分析：（1）要驗證“在相同條件下，滾動摩擦遠小于滑動摩擦”的正確性，就要采用控制變量法，控制壓力的大小和接觸面粗糙程度一定．
（2）①由于彈性勢能的大小不便用儀器測量，本實驗中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)換為觀察木塊被推動的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法．
②探究彈性勢能的大小與形變大小的關(guān)系，改變彈簧的形變大小，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，觀察木塊被推動距離的遠近來比較彈性勢能的大小；
③比較兩次木塊被推動的距離得出結(jié)論．

解答：解：（1）步驟一：把木塊放在水平桌面上，用彈簧測力計勻速拉動木塊，記下彈簧測力計的示數(shù)F₁；
步驟二：把圓柱狀鉛筆放在水平桌面上，將木塊放在其上方，用步驟一的方法拉動木塊，記下彈簧測力計的示數(shù)F₂．
實驗分析：當滿足F₂＜F₁的條件時，上述結(jié)論是正確的．
（2）①在實驗中要改變彈簧的形變大小，觀察木塊被推出的距離遠近．
設(shè)計表格如下：

次數(shù)	彈簧被壓縮的長度△L/cm	木塊被推動的距離s/cm	彈簧彈性勢能的大小
1
2

②實驗步驟如下：
第一步：將彈簧按下圖安裝好；

第二步：將小球置于彈簧的右端，使彈簧被壓縮的長度為△L₁，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S₁；
第三步：將小球置于彈簧的右端，使彈簧被壓縮的長度為△L₂（△L₂＞△L₁），放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S₂．
第四步：比較S₁和S₂得出結(jié)論．

點評：（1）主要考查的是學生應用所學物理知識來解決實際問題的能力，設(shè)計實驗的能力．
（2）本題為探究彈性勢能與形變大小關(guān)系的實驗，考查了分析實驗能力、考查了學生對控制變量法、轉(zhuǎn)換法的了解與掌握，屬于難題．