Question

20．在探究了水平拉動物體時拉力的大小和接觸面積無關后，某小組同學繼續研究水平拉力和其他因素的關系，他們將質量不同的物塊分別放置在水平的木板和橡膠板上，并用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動物塊，如圖1所示．實驗數據分別記錄在表一、表二中．
表一     木板

實驗序號	質量（克）	拉力（牛）
1	400	2.0
2	500	2.5
3	600	3.0

表二   橡膠板

實驗序號	質量（克）	拉力（牛）
4	400	2.8
5	500	3.5
6	600	4.2

①分析比較實驗序號1與2與3或4與5與6的數據及相關條件，可得出的初步結論是：在同一水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，壓力越大，拉力也越大．
②分析比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數據及相關條件，可得出的初步結論是：在水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，接觸面越粗糙，拉力越大．
③為了繼續探究拉動物體時拉力大小與拉力方向的關系，他們把質量為600克的物塊放在木板上繼續實驗，并用更精密的儀器測量拉力．如圖2所示，實驗中逐漸增大拉力與水平面的夾角α，勻速拉動木塊，數據記錄在表三中．

表三  木板
實驗序號	夾角α（度）	拉力（牛）
7	10	2.79
8	20	2.71
9	30	2.68
10	40	2.75
11	50	2.92
12	60	3.21

分析表三中數據，可得初步結論：在接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，沿水平方向勻速拉動物體，當拉力與水平面的夾角增大時，拉力先減小后增大．
根據表三中的數據，他們認為當夾角α為某一角度時，拉力可能最小，為了找到這一角度，還應該在夾角α為20～40度的范圍內進一步探究．
④他們還猜想拉力最小時的角度α可能與水平面的粗糙程度有關，為驗證這一猜想，他們應設計的實驗步驟是：B、E、F（請選填下列各項中的字母）．
A．將質量不同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上
B．將質量相同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上
C．將質量不同的物塊放置在粗糙程度相同的水平面上
D．用力沿水平方向勻速拉動物塊
E．用力沿不同方向勻速拉動物塊
F．記錄數據．

Answer 1

分析 ①根據控制變量法可判斷：實驗次數1、2、3控制的是接觸面積和粗糙程度，改變的壓力，研究拉力與壓力大小的關系；
②比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數據是壓力相同，研究拉力與接觸面的粗糙程度；
③分析表三實驗結論，接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，但拉力與水平面的夾角不同，拉力也隨之變化，根據數據即可分析；
④根據控制變量法可判斷拉力最小時的角度α可能與水平面的粗糙程度有關時應控制不變的物理量是接觸面積、粗糙程度和壓力，由此可設計實驗步驟．

解答 解：①比較實驗次數1、2、3或4、5、6的數據可知：接觸面積和粗糙程度相同，物體質量不同，則產生的壓力不同，測力計的示數是逐漸變大，所以可得出的初步結論是：在同一水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，壓力越大，拉力也越大；
②比較實驗序號1與4或2與5或3與6的數據可知：壓力相同，物體在不同的表面上運動，則接觸面的粗糙程度不同；所以可得出的初步結論是：在水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，接觸面越粗糙，拉力越大；
③分析表三實驗結論，接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，但拉力與水平面的夾角增大時，拉力先減小后增大，由此分析可得：在接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，沿水平方向勻速拉動物體，當拉力與水平面的夾角增大時，拉力先減小后增大；
根據上面結論可判斷：拉力與水平面的夾角最小為30度時，拉力為最��；所以為了找到這一角度，還應該在夾角α為20～40度的范圍內進一步探究．
④根據控制變量法可知：應控制接觸面積和壓力不變，觀察角度α為30度時，拉力在粗糙程度不同的水平面上勻速運動，拉力是否為最小，所以實驗步驟為：
1、將質量相同的物塊放置在粗糙程度不同的水平面上，
2、用力沿不同方向勻速拉動物塊，
3、記錄數據．
所以正確的步驟：B、E、F．
故答案為：①壓力越大，拉力也越大；
②在水平面上，沿水平方向勻速拉動物體，接觸面越粗糙，拉力越大；
③在接觸面積、粗糙程度和壓力都相同，沿水平方向勻速拉動物體，當拉力與水平面的夾角增大時，拉力先減小后增大；20～40；
④B、E、F．

點評 （1）把握住利用控制變量法分析實驗結論的基本思路是解答此題的關鍵所在．
（2）物體勻速直線運動時，拉力大小的影響因素與粗糙程度和壓力有關．