自制教具探究影响滑动摩擦力大小的因素

1、初中物理摩擦力实验教具的改进与创新【摘要】：本实验是八年级物理第八章第三节摩擦力中的重要实 验，旨在通过利用二力平衡知识和控制变量法引导学生自主探究影 响滑动摩擦力的大小的因素：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度 和压力的大小有关；且滑动摩擦力大小与速度大小、接触面积大小 无关。但是在课堂教学过程中，发现传统实验中存在弹簧测力计示 数不稳定、实验效果不直观、对比性不强、浪费时间等诸多不足之 处，不能很好的演示实验效果。经过改进和创新教具，弥补了这些 不足，实验的效果大大增强、更能培养学生的学习兴趣和探究能力。【关键词】：滑动摩擦力实验 教具 改进创新1、引言本节内容是初中物理中的重要内容，学生对

2、该内容学习的好坏 将直接影响到许多力学问题的理解和处理。传统探究实验中，是手 拉着弹簧测力计牵引实验木块分别在木板、棉布、毛巾的表面做匀 速直线运动，通过观察并记录弹簧测力计的示数，探究接触面的粗 糙程度对滑动摩擦力的影响；通过在实验木块上加不同数量的钩码 来探究压力大小对滑动摩擦力的影响。2、设计思路2.1、传统实验教具的不足（1）实验中要用手拉着弹簧测力计牵引木块做匀速直线运动并读取 示数，实际操作很不稳定，导致弹簧测力计示数忽大忽小。（2）为了验证接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响，要先后进行 3次实验，记录下3次数据，耗时长，对比性不强。（3）传统实验太过于简单，不能展现出滑动摩擦力大

3、小与速度大小、 接触面面积大小无关的实验效果。2.2、同行改进实验教具的不足通过与本地物理教师的交流以及网络资源的查询，发现有很多 物理教师也发现了传统实验的不足之处，也进行了相应的改进。但 综合评判之后我认为同行们的改进实验仍然有不足之处，还需要改 进实验教具。（1）为了使读数稳定，很多同行弃用了弹簧测力计，改用了电子测力计，虽然达到了便于读数的效果，但是背离了课标：“学生会读取和使用弹簧测力计”的要求。（2）有的同行为了达到匀速的效果，通过安装马达装置拉动木块匀 速运动，虽然匀速效果达到了，但是实验过程中几乎完全没有学生 和老师的参与，失去了实验的参与度和趣味性。（3）很多同行为了使实验教

4、具更美观，添加了很多的开关、按钮等， 导致造价太高，课堂中很难推广，实用性不大。有的同行改进后的 教具是“一次性”的效果，使用的时候很方便，但是不利于重复利用，也不美观。针对这些不足，我创新改进了该实验的实验教具。3、实验器材与制作3.1实验器材：30*50*2公分木板2块；5*50*2公分木板2块；小木 块若干个；30*5*2公分木板2块；滑轮3个；弹簧测力计3个；金 属支架2套，标准实验木块3个；裁剪好的7*50公分的毛巾和棉布 各一条：双面胶1卷，钩码一盒，细绳一卷，玻璃胶一盒，钉子若 干。3.2制作方法（1）先将2块5*50*2公分的木板和1块30*5*2公分的木板用玻璃胶和钉子组装起

5、来，钉帽朝内，做到美观大方，在组装起来的长方 体空心装置的下面四周订上突出3公分左右的木板。将两个小木块钉在30*50*2公分的长的两侧靠近边缘的位置。在木块垂直的突出木板位置规则安装3个定滑轮，距离相等，要超过实验木板的宽度。（2）将1块30*5*2公分的木板和1块30*50*2公分的木板组装起 来，作为活动模板使用。（3） 通过两套金属支架将长方体实验装置和另1块30*50*2公分的 木板组装起来。（4） 对照定滑轮的位置在垂直正面对人的木板上安装3个弹簧测力 计，使弹簧测力计固定在木板上。（5）在活动木板的一面从左至右依次不贴、贴上布条、毛巾。用绳 子将弹簧测力计和定滑轮、实验木块连接起

6、来，使弹簧测力计、定 滑轮、实验木板在一条直线上、且直线通过铺设活动木板表面的中 央。制作好的实验教具如图1所示欝动腭療力的因素图14、使用方法（1）匀速抽动铺设三个不同表面的活动木板，观察弹簧测力计的示 数，实验装置准确的展现出接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响。（2）翻转活动木板，使纯木板的一面朝上，在三个实验木块上加上 不同数量的钩码，验证滑动摩擦力与接触面所受压力的关系。（3）通过用不同的速度拉活动木板，验证滑动摩擦力与物体运动速 度无关。（4）将3个实验木块分别横放、侧放和竖放，使接触面面积不同， 匀速拉动活动木板，验证滑动摩擦力与物体接触面积无关。5、教具优点（1）静态读数PK动态

7、读数，更科学传统的实验方法如图2是用手拉着弹簧测力计使实验木块做匀速直线运动，通过弹簧测力计示数来读取摩擦力的大小， 实验过程很 难操作，因为无法保证匀速直线运动，实验中弹簧测力计的示数容易 变化，会忽大忽小，示数不稳定也会给读数带来一定的困难。改进后的实验器材如图3,将弹簧测力计固定，只需拉动木块下 方活动木板，使小车与活动木板发生相对运动， 将被研究物体由运动 改为静止，实现了由动态读数向静态读数的转换， 实验读数更稳定准（2）、一次实验PK三次实验，更高效传统实验如图4,分前后三次在不同表面进行实验、三次实验间隔时间长、不能很好的对比实验。改进后的实验教具，通过在活 动木板的一面同时铺设

8、木板、棉布、毛巾三个表面，使传统实验中 三个前后进行的实验得以同时进行。同理，传统实验中是通过添加 不同数量的钩码分两次实验来探究压力大小对滑动摩擦力的影响， 改进后实验教具同样可以通过一次实验来完成，而且效果更好，对 比性更强。例如改进后的实验如图5,使传统实验中三个前后进行的实验数值得以同时体现、大大提高了实验的直观性、增强了对比性，同 时也节约了时间，准确的展现出接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的 影响。图5（3）、全面论证PK片面讲解，更服众传统实验没有探究速度和接触面面积对滑动摩擦力大小是否有影 响，造成了实验中的空白。改进后的教具，把活动木板翻转，即接触 面同为木板，通过控制变量，用不

9、同速度拉动木板，验证滑动摩擦力 的大小与运动速度无关。同理，也可以通过平放、侧放、竖放牵引小车的方式来验证滑动摩擦力大小与接触面面积大小无关于-+ U-T*传统实验图6(4)美观易携PK简陋笨重，易推广改进后的实验教具一体化，美观大方，整体外观是一个手提式 箱子，实验时立体直观，实验数据一目了然，可操作性非常强，且 实验后可把所有实验用具装入箱体之内， 方便携带。且单体造价100 元左右，批量造价应该更低。相对于传统实验教具来说更美观、可 重复利用，有推广使用的价值。6、启示时代在发展，社会在进步，我们一线教师对课堂教学和实验教 具也有了更多思考和探索，通过自己亲手制作的实验教具，完美的 映射到自己的实验器具上，让课堂更高效，学生更好的理解和掌握 知识。同时，在制作实验教具的过程中，更深刻的感受到前辈们探索研究的不易，自己对相关知识的理解更加深刻。多年的教学