例4(2002年苏州市中考试题)阅读短文,回答短文后的问题.
在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中,一些同学作出了以下猜想:
猜想A 滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关;
猜想B 滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关;
猜想C 滑动摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两物体间接触面积的大小有关.
为了检验上述有关猜想是否正确,某同学选用了一块底面与各个侧面粗糙程度均相同的长方体木块,并设计了以下实验方案:
步骤l 把长方形木块平放在水平的长木板上,用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动,读出这时弹簧测力计的读数(如图甲);

步骤2 在长方形木块上放上砝码(如图乙),用弹簧测力计水平拉木块,使砝码与木块一起沿直线匀速运动,比较“步骤2”与“步骤l”中弹簧测力计读数的大小;
步骤3 在水平长方形木板上铺上一层棉布,把木块平放在棉布上(不加砝码),用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动(如图丙)比较“步骤3”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小.
(1)当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的读数,为什么?
(2)“步骤2”的设计目的,是为了检验上述猜想(A、B、C)中哪一个正确与否?
(3)为了检验“猜想C”是否正确,可在上述实验基础上再增加一个步骤,写出你所设计的这一实验步骤.
(4)在“步骤2”中,若木块上方的砝码重为0.5N,则当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时,砝码与木块间摩擦力的大小( )
A.大于0.N B.大于零且小于0.N
C.等于0.N D.等于零
(5)考虑到影响摩擦力的因素较多,在上述探究过程中总要控制某些因素,使它们保持不变,进而寻找摩擦力的大小与另外一个因素的关系,这种研究问题的方法叫做“控制变量法”,想想看,初中物理中在研究哪些问题时用到过这种方法?
例1 研究影响液体蒸发快慢的因素;例2_______________;例3______________.
【精析】在图的实验中,每次都让弹簧测力计拉着木块匀速滑动,目的是让木块在水平方向上所受的滑动摩擦力与拉力平衡,从而由弹簧测力计所显示的拉力大小推知滑动摩擦力的大小.由于猜想滑动摩擦力的大小与多个因素有关,当研究它与某一个因素的关系时,应采用“控制变量法”,即保持其他因素相同的前提下,改变这一个因素,从而确定滑动摩擦力的大小与这一因素的关系.
【答案】(1)因为弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力;(2)“步骤2”通过在木块上加砝码,以增大木块对接触面的压力,故这一步骤是为了检验猜想曰的;(3)把长方体木块侧放(或竖放)在长木板上,用弹簧测力计拉着它匀速前进,观察并记录弹簧测力计的示数,比较“步骤4”与“步骤l”中弹簧测力计读数的大小;(4)D(提示:由于砝码与木块之问既没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,故摩擦力为零);(5)在初中物理中,研究决定电阻大小的因素,决定压强大小的因素,电流与电压、电阻关系时都采用了“控制变量法”.
2、(2003·天津市)在一定的拉力范围内,弹簧受拉力时伸长的长度可能与所受拉力的大小成正比,为了验证这个猜想,给你一根弹簧、一个铁架台、一把较长的刻度尺和几个相同质量的钩码,请你用这些器材设计一个实验验证这个猜想,要求写出实验步骤和需要测量的数据,并设计一个记录数据的表格。
解析:本题要验证的结论“弹簧受拉力时伸长的长度与所受拉力的大小成正比”用数学式表达即为F拉=k·△l.k为系数,△l为弹簧伸长的长度,要验证F拉与△l成正比,可以先分别测出不同拉力F1、F2、F3……对应的不同伸长量△l3.比较
……的值是否相等。或比较F2:F1与△l2:△l1,F3:F2与△l3:△l2……的值是否相等。
在实验器材中,没有弹簧测力计,拉力的大小可由钩码的重力体现。所以待测弹簧需竖直挂着。
实验中,直接测量的是弹簧被拉长后的长度l.
为了便于分析数据,需要先计算出弹簧的伸长量△l=(l-l0)的值,从而比较
的值。
答案点击:
实验步骤:
①把弹簧的一端吊在铁架台上,用刻度尺测出弹簧的长度l0;
②在弹簧的下端挂上一个钩码(设重为G),测出此时弹簧的长度为l1;
③在弹簧的下端挂上两个钩码(设重为2G),测出此时弹簧的长度为l2;
④在弹簧的下端挂上三个钩码(设重为3G),测出此时弹簧的长度为l3.
分析:若有
,说明弹簧的伸长量与所受外力成正比。表格:
l0=_________.