“探究滑动摩擦力大小”实验的改进

“探究滑动摩擦力大小”实验的改进在高中物理必修1《沪科版》即上海科技教育出版社的第三章第三节摩擦力在研究影响滑动摩擦力大小因素的实验时，首先要明确滑动摩擦力的测量方法，在初步补充了二力平衡的概念后，学生也初步明白了用弹簧秤测的是拉力，要把它看成和摩擦力大小相等，必须符合：拉力水平，物体匀速直线运动，如下图一所示，但让学生自己动手操作。学生觉得很难，由此对实验的结论有所怀疑。图一一【教材缺陷】笔者认为教材实验设计的缺陷是：一、 手拉测力计，难以保证滑块作匀速直线运动；二、 滑块在作变速运动时示数不稳定，难于甚至无法读数三、 是在较为粗糙的接触面上，用测力计拉动滑块，每时每刻的示数差异较大。由于教材上的实验设计存在着上述缺陷，故教师在教学过程中困难重重，无法圆满解释学生提出的问题实验装置，经过笔者仔细研究并实践设计了如图所示的实验装置，可以解决上述存在的困难。实验结构如图所示弹簧秤固定在铁架台上，在铁架台的横杆（带有螺丝及螺母）用来调节弹簧测力计的左右位置。在平板上，有一定滑轮，采用顶针式轴承，这样可以减小摩擦，用以固定可动定滑轮，便于上下移动定滑轮，保证拉动木块的细线是水平的。带摇动手柄的轮轴，人可以用手转动，让物体和皮带相对滑动。4、 木板车下面的小轮采用顶针式轴承，这样可以减小摩擦。5、 螺丝支架可以调节皮带轮的高度，使得拉物体的细绳保持水平。三【装置功效】改变木块与小车的接触面积，同时调整可动定滑轮的位置，保证细线水平。可以证明摩擦力的大小、动摩擦因数与接触面积无关。可以证明摩擦力的大小与正压力成正比的关系。（增加物体上砝码的个数）可以在木块的各表面上粘贴上细砂纸等材料改变粗糙程度，证明摩擦力与动摩擦因数有关，并求出相应的动摩擦因数的数值。通过手柄转动改变小车的运动状态，观察摩擦力的变化，证明摩擦力的大小与相对运动状态无关（匀速或变速）。演示最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小关系。四【装置优点】变很难控制的木块匀速滑动为皮带轮的转动，实现接触小车的相对运动，可以任意改变小车相对于物体的速度，及相对运动状态（匀速或变速）。变木块的匀速运动为相对运动的平衡状态，测力计竖直放置减小了弹簧与外壳之间的摩擦，同时，在静止状态下读数，大大减小了读数误差。五【实验方案】1、 一个量受几个因素影响时，怎样才能知道每个因素对这个量产生怎样的影响呢？2、 为了得到准确的探究结论，就要进行定量研究，在该探究活动中需要准确测量那些物理量，怎样测量？3、 根据牛顿第一定律和二力平衡和知识，在测量时应注意些什么？为什么要这样？请你认真思考以上提出的问题，根据图中所给的实验仪器，边操作边设计方案，分别验证各个猜想，并将你的设计方案用一句话概括并记录下来：猜想一的方案： 猜想二的方案： 猜想三的方案： 猜想四的方案： 六【进行实验】小组各自进行实验，组内成员每人进行一次实验操作，填写个人实验结论，小组成员利用实验评价表进行互评，由组长填写评价意见。实验一：探究接触面积的大小对滑动摩擦力的影响实验时，控制 和 相同，改变 。接触面积的大小摩擦力结论一： 。实验二：探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响实验时，控制和相同，改变接触面的材料摩擦力结论二： 。结论三： 实验结论： 七【学生互评】学生相互评价表班级：—评价人：—被评价人：时间—猜想一猜想二猜想三匀速拉动探究量控制量探究量控制量探究量控制量压力受力面积粗糙程度压力受力面积粗糙程度压力受力面积粗糙程度闪光点备注：符合条件的打v不符合的打x本人对自己本组他人的实验操作和本小组的方案进行评价，并对本组方案进行反思，提出改进意见：本人自评： 评他人： 评小组方案： 改进意见： 八【实验反思】这是一节非常有意义的科学探究课，摩擦力是一个非常复杂的问题。在我们今天对滑动摩擦力影响因素的探究过程中，学生可能会有一点不足，或学生的探究结论与实际并不相附，也可能学生对实验结论心存疑问，不过，这也正是你在这堂课上的真正收获。那是因为，只有能发现问题，找到不足，我们才有机会去探索更深更广的科学领域。这