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滑动摩擦力大小的实验改进

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《物理教师杂志》2014年第六期

1教材实验不足分析

图2如图2,根据二力平衡原理,实验时只有木块做匀速直线运动,弹簧测力计对木块的拉力大小才等于木块所受的摩擦力大小,这样从弹簧测力计的示数便能读出摩擦力的大小.所以探究“影响滑动摩擦力大小因素”实验成功的关键是让木块在弹簧测力计的拉力作用下做匀速直线运动.实验时有两个问题需要思考和解决:一是如何让木块做匀速直线运动,二是如何准确地从弹簧测力计上读数.教材中这两个问题都没考虑充分,因为用手直接拉动弹簧测力计,很难保证木块始终做匀速直线运动,从而导致测力计示数不稳定;其次弹簧测力计一直在运动也难以精确读数,数据存在较大误差,所以教材上的实验设计有明显的缺陷.

2实验改进方案及优点

为了能从弹簧测力计上准确读数,实验时应让弹簧测力计保持静止,同时还得让木块与木板间发生相对运动,因此实验时可以抽动下方的长木板,让长木板运动,弹簧测力计和木块静止。改进方案1:如图3,将弹簧测力计一端固定,另一端拉着小木块,向右水平抽动长木板,木块同时受弹簧测力计的拉力和长木板对它的摩擦力而保持静止.改进后的优点:因为滑动摩擦力大小与物体运动速度的大小无关,所以不需要匀速拉动长木板,操作比较容易;同时弹簧测力计相对静止,此时很容易读数,因为示数稳定,实验效果好.图4改进方案2:如图4,将弹簧测力计一端固定,另一端拉着小木块,在长木板底部垫上圆形铅笔,向右水平抽动长木板,木块同时受弹簧测力计的拉力和长木板对它的摩擦力而保持静止.改进后的优点:若直接将长木板放在桌面上,用手拉动长木板运动时,由于长木板与桌面间存在很大的摩擦力,会给拉动带来困难.

实验时在长木板底部垫上圆形铅笔后,用滚动代替滑动,减少长木板与桌面间的摩擦,拉动更容易,弹簧测力计的示数也更稳定,实验效果更好了.图5改进方案3:如图5,将弹簧测力计放在一木块上,使测力计一端固定,另一端拉着小木块,在长木板底部垫上圆形铅笔,向右水平抽动长木板,木块同时受弹簧测力计的拉力和长木板对它的摩擦力而保持静止.改进后的优点:弹簧测力计在实验过程中始终处于悬空状态,其自身重力对实验也会产生影响.若实验时在弹簧测力计下面放一木块做支撑,可以平衡掉弹簧测力计自身重力对实验的影响,使得实验读数更准确,实验效果也更佳.改进方案4:如图6,将木块放在长木板上,木块一端用绳子通过定滑轮与弹簧测力计相连,长木板底部垫上圆形铅笔,长木板一端通过绳子与电动机相连.通电后,电动机匀速拉动长木板向左运动,木块同时受弹簧测力计的拉力和长木板对它的摩擦力而保持静止.改进后的优点:改用电动机拉动长木板,更容易使长木板保持匀速直线运动,木块此时更容易保持相对静止,读数更准确;同时将弹簧测力计一端沿竖直方向固定后,可以很好的平衡掉弹簧测力计自身重力对实验的影响,使得实验读数更准确,实验效果也达到最佳效果.

图6由以上分析可知,4个改进方案都比人教版教材中的实验设计有所优化.改进方案1和方案2主要解决了木块匀速运动(或相对静止)进而从弹簧测力计上准确读数的难题.改进方案3和方案4在解决了木块匀速运动(或相对静止)的基础上又考虑了弹簧测力计自身重力对实验数据的影响,进而设计出使弹簧测力计读数更加精确的实验方案.4个改进方案的设计思路是不断递进的,后一个比前一个更加的优化.对于课本中的学生实验或演示实验,只要我们在继承的基础上勇于创新,改变定势思维,换个角度和思路去设计,就会收到意想不到的效果。

作者:孙丰富朱召友单位:临淄区教学研究室滨城区秦皇台中心学校

物理教师杂志责任编辑:田老师    阅读:人次
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