Question

同学们在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时提出如下猜想：
猜想一：滑动摩擦力大小与压力大小有关；
猜想二：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想三：滑动摩擦力大小与接触面积大小有关；

（1）小明把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上    拉动木块，由图甲可知木块此时受到的滑动摩擦力为    N．
（2）小明若在木块上放一重物（如图乙），重复上面的实验，此时弹簧测力计示数大于图甲中的弹簧测力计示数，由此得到的结论是    ．
（3）他将木块沿竖直方向截取一半后，仍平放在长木板上，测得剩余木块所受的滑动摩擦力变为原来一半．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    ．
（4）同学们通过实验探究知道滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关．爱打网球的小明想判断网球鞋、足球鞋和普通运动鞋，哪个防滑效果最好．请您设计一个简单实验，替小明作出判断，简述你的实验方案．
还需要的器材：   
简要做法：   
如何判断：    ．

Answer

（1）根据二力平衡条件，要测出摩擦力，需拉动木块做匀速直线运动；
在进行测力计的读数时，注意其分度值；
（2）分析甲乙两图不变的量和改变的量，得出摩擦力与压力的大小关系；
（3）利用控制变量法的观点进行分析，要探究摩擦力与接触面积的关系，需保持压力大小及接触面的粗糙程度不变；
（4）根据控制变量法，要探究摩擦力与粗糙程度的关系，需保持鞋对地面的压力不变．
【解析】
（1）在实验中，小明用弹簧测力计在水平方向上匀速直线拉动木块，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等；
由图甲知，测力计的分度值为0.1N，所以其示数为0.8N；
（2）甲乙两图，接触面的粗糙程度和接触面积相同，乙对木板的压力大于甲对木板的压力，弹簧测力计示数大于图甲中的弹簧测力计示数，由此得到的结论是在接触面的粗糙程度和接触面积大小相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
（3）将木块沿竖直方向截取一半后，压力和接触面积同时减小为原来的一半，未控制压力相同，所以无法探究压力与接触面积之间的关系；
（4）小明想判断网球鞋、足球鞋和普通运动鞋，哪个防滑效果最好，则应该使鞋子对接触面的压力相等，可以用沙子或矿泉水瓶中装入不同质量的水来进行控制鞋子的重力，使三种鞋子的总重力相等，并分别拉动鞋子在水平桌面上做匀速直线运动，读出测力计的示数，进行比较，测力计示数较大的说明防滑效果较好．
故答案为：（1）匀速直线；0.8N；（2）在接触面的粗糙程度和接触面积大小相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）未控制压力相同；
（4）还需要的器材：沙子或饮料瓶、水（只要能控制总质量相等的材料都对）；
简要做法：在三种鞋内分别放入适量的沙子（或在矿泉水瓶内装入不同质量的水），用弹簧测力计测得它们的总重相等，然后将它们分别放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动，读出弹簧测力计示数；
如何判断：弹簧测力计示数最大者，表明所受摩擦力最大，防滑效果最好．