滑動摩擦力大小的實驗改進范文

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《物理教師雜志》2014年第六期

1教材實驗不足分析

圖2如圖2，根據二力平衡原理，實驗時只有木塊做勻速直線運動，彈簧測力計對木塊的拉力大小才等于木塊所受的摩擦力大小，這樣從彈簧測力計的示數便能讀出摩擦力的大小．所以探究“影響滑動摩擦力大小因素”實驗成功的關鍵是讓木塊在彈簧測力計的拉力作用下做勻速直線運動．實驗時有兩個問題需要思考和解決：一是如何讓木塊做勻速直線運動，二是如何準確地從彈簧測力計上讀數．教材中這兩個問題都沒考慮充分，因為用手直接拉動彈簧測力計，很難保證木塊始終做勻速直線運動，從而導致測力計示數不穩定；其次彈簧測力計一直在運動也難以精確讀數，數據存在較大誤差，所以教材上的實驗設計有明顯的缺陷．

2實驗改進方案及優點

為了能從彈簧測力計上準確讀數，實驗時應讓彈簧測力計保持靜止，同時還得讓木塊與木板間發生相對運動，因此實驗時可以抽動下方的長木板，讓長木板運動，彈簧測力計和木塊靜止。改進方案1：如圖3，將彈簧測力計一端固定，另一端拉著小木塊，向右水平抽動長木板，木塊同時受彈簧測力計的拉力和長木板對它的摩擦力而保持靜止．改進后的優點：因為滑動摩擦力大小與物體運動速度的大小無關，所以不需要勻速拉動長木板，操作比較容易；同時彈簧測力計相對靜止，此時很容易讀數，因為示數穩定，實驗效果好．圖4改進方案2：如圖4，將彈簧測力計一端固定，另一端拉著小木塊，在長木板底部墊上圓形鉛筆，向右水平抽動長木板，木塊同時受彈簧測力計的拉力和長木板對它的摩擦力而保持靜止．改進后的優點：若直接將長木板放在桌面上，用手拉動長木板運動時，由于長木板與桌面間存在很大的摩擦力，會給拉動帶來困難．

實驗時在長木板底部墊上圓形鉛筆后，用滾動代替滑動，減少長木板與桌面間的摩擦，拉動更容易，彈簧測力計的示數也更穩定，實驗效果更好了．圖5改進方案3：如圖5，將彈簧測力計放在一木塊上，使測力計一端固定，另一端拉著小木塊，在長木板底部墊上圓形鉛筆，向右水平抽動長木板，木塊同時受彈簧測力計的拉力和長木板對它的摩擦力而保持靜止．改進后的優點：彈簧測力計在實驗過程中始終處于懸空狀態，其自身重力對實驗也會產生影響．若實驗時在彈簧測力計下面放一木塊做支撐，可以平衡掉彈簧測力計自身重力對實驗的影響，使得實驗讀數更準確，實驗效果也更佳．改進方案4：如圖6，將木塊放在長木板上，木塊一端用繩子通過定滑輪與彈簧測力計相連，長木板底部墊上圓形鉛筆，長木板一端通過繩子與電動機相連．通電后，電動機勻速拉動長木板向左運動，木塊同時受彈簧測力計的拉力和長木板對它的摩擦力而保持靜止．改進后的優點：改用電動機拉動長木板，更容易使長木板保持勻速直線運動，木塊此時更容易保持相對靜止，讀數更準確；同時將彈簧測力計一端沿豎直方向固定后，可以很好的平衡掉彈簧測力計自身重力對實驗的影響，使得實驗讀數更準確，實驗效果也達到最佳效果．

圖6由以上分析可知，4個改進方案都比人教版教材中的實驗設計有所優化．改進方案1和方案2主要解決了木塊勻速運動（或相對靜止）進而從彈簧測力計上準確讀數的難題．改進方案3和方案4在解決了木塊勻速運動（或相對靜止）的基礎上又考慮了彈簧測力計自身重力對實驗數據的影響，進而設計出使彈簧測力計讀數更加精確的實驗方案．4個改進方案的設計思路是不斷遞進的，后一個比前一個更加的優化．對于課本中的學生實驗或演示實驗，只要我們在繼承的基礎上勇于創新，改變定勢思維，換個角度和思路去設計，就會收到意想不到的效果。

作者：孫豐富朱召友單位：臨淄區教學研究室濱城區秦皇臺中心學校