Question

小李和小王同学通过实验研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关．他们用弹簧测力计、一块长木板、及若干块大小和形状都相同的长方体金属块和木块做实验．金属块和木块的长、宽、高分别为10厘米、3厘米和2厘米，它们各自各个面的光滑程度均相同，但金属块表面较光滑，木块表面较粗糙，每块金属块和木块的重力分别为3牛和0.4牛．实验时，他们用不同的放置方法把金属块（或木块）放在长木板上，并用弹簧秤拉动它在长木板上沿水平方向作匀速直线运动，实验过程及记录数据如表一，表二和表三所示．
表一   金属块放在长木板上

次数	放置方法	接触面积（厘米^2）	压力（牛）	弹簧秤示数（牛）
1	三块叠加平放	30	9	2.7
2	二块叠加平放	30	6	1.8
3	一块平放	30	3	0.9

表二   木块放在长木板上

次数	放置方法	接触面积（厘米^2）	压力（牛）	弹簧秤示数（牛）
4	三块叠加平放	30	1.2	0.6
5	二块叠加侧放	20	0.8	0.4
6	一块竖放	6	0.4	0.2

表三   木块放在长木板上

次数	放置方法	接触面积（厘米^2）	压力（牛）	弹簧秤示数（牛）
7	一块平放	30	0.4	0.2
8	一块侧放	20	0.4	0.2
9	一块竖放	6	0.4	0.2

（1）根据小李和小王的实验设计，可判断他们在研究滑动摩擦力的大小与______的关系．
（2）小李根据表一中的实验次数1、2、3，得出的初步结论是：当接触面积和粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．你认为小李的结论是______（选填“错误”、“合理但结论不完整”或“合理且结论完整”）．
（3）小李和小王根据表二或表三中的实验数据分别得出初步结论：小王认为根据表二数据可知滑动摩擦力的大小与接触面积有关，接触面积越大，滑动摩擦力越大．而小李认为滑动摩擦力的大小与接触面积无关．你认为______（选填“小王”或“小李”）的初步结论是错误的，理由是______．
（4）请进一步综合分析比较各表中弹簧秤示数和压力的比值关系，可初步得出结论：
（a）______；
（b）______．

Answer

（1）①实验次数1、2、3控制的是接触面积和粗糙程度，改变的压力，研究摩擦力与压力大小的关系；
②实验次数7、8、9控制的是压力和粗糙程度，改变的是接触面积，研究摩擦力与接触面积大小的关系；
③分析比较表一和表二的数据，可以看出接触面越粗糙，摩擦力越大，研究摩擦力与接触面粗糙程度的关系
（2）分析表一中实验次数1、2、3，小李的结论合理但结论不完整，应为当接触面积和粗糙程度相同时，压力与滑动摩擦力比值为定值；
（3）研究摩擦力与接触面的大小关系时，应控制压力和接触面的粗糙程度相同；
（4）根据三个表中弹簧测力计示数与压力的比值，结合接触面的粗糙程度，就会得出正确的结论．
【解析】
（1）综合分析三个表中的数据，不难发现，小李和小王在研究滑动摩擦力的大小与物体间的压力、接触面积以及粗糙程度的关系；
（2）小李的结论合理但结论不完整，应为当接触面积和粗糙程度相同时，压力与滑动摩擦力成正比，或者压力与滑动摩擦力比值为定值；
（3）实验中采用的是控制变量法，当研究摩擦力与接触面的大小关系时，应控制压力和接触面的粗糙程度相同，小明在分析数据时没有考虑到，显然是错误的；
（4）进一步综合分析比较各表中弹簧秤示数和压力的比值关系，可以得出两条结论：表面光滑程度相同的物块，滑动摩擦力大小与压力的比值是一个定值；物块表面越光滑（粗糙），滑动摩擦力大小与压力的比值越小（越大）．
故答案为：
（1）物体间的压力、接触面积以及粗糙程度；
（2）合理但结论不完整；
（3）小王、小王在研究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系时，没有控制压力保持不变；
（4）（a）表面光滑程度相同的物块，滑动摩擦力大小与压力的比值是一个定值；
（b）物块表面越光滑（粗糙），滑动摩擦力大小与压力的比值越小（越大）．