范文一:探究滑动摩擦力实验 影响滑动摩擦力因素的实验探究
作者:吴淑花武淑清
教学月刊:中学版 2010年10期
实验探究就是通过师生及生生间的互助、互动来设计实验、探索知识、解决问题的学习方式,它是培养学生科学素质和创新能力的重要手段。概念图是以图表的形式来揭示抽象的思维、逻辑和概念,它具有形象性、直观性、关系性和可扩展性等特点,是培养学生组织、归纳知识、梳理思路、诱导创新的重要策略。[1]将概念图引入到探究实验的实践中,可以帮助师生理清实验设计的思路,把握研究进程和方向,轻松并清晰地展示研究成果,以达成根本性地提升师生的实验探究能力。本文以概念图为手段,展示在河北正定中学高一年级进行的“影响滑动摩擦力因素”的实验探究。[2]
一、实验探究设计
实验探究设计犹如工程设计蓝图,直接决定探究的成败与
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质量。在完成概念图制作培训后,根据科学探究的一般步骤(提出问题?猜想或假设?设计实验?进行实验?分析和论证?结论),师生合作研制出图1所示的实验探究概念图。
图1 “探究影响滑动摩擦力因素”的实验设计
二、探究过程
1.图解探究过程
根据图1,学生首先以课题小组为单位制订具体探究方案,经过热烈讨论,各组均设计出多种实验方案;之后,再以班级为单位,通过课题组陈述设计方案、组间辩论、协作讨论等过程,以突出探究目标,简化探究过程为原则,共同筛选最佳探究方案;最后,课题小组主要针对最佳方案,规划实验器材和实验操作。图2显示了探究的整体过程。
图2 “探究过程”概念图
2.实验操作与结果
方案1
实验仪器:形状如图3剖面图和图4立体视图的木质摩擦计滑块,各面的光滑程度基本相同;玻璃板、铁板、泡沫板等各1张,2个长木板(其中1个两边带滑轮)、2个相同的沙桶、天平、细绳及适量沙子等。
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图3 剖面图
图4 立体视图
图5
实验方法:(如图5所示)开始,使两个沙桶等质量。逐渐增加一侧沙桶的质量,直到滑块开始运动,再稍减桶中的沙子,这时滑块不动,用手轻轻推滑块,滑块开始做近似的匀速直线运动(将滑块放在不同位置,重复上述实验以确保滑块做匀速运动)。用可测出滑块的滑动摩擦力。
探究目标与实验操作:
(1)f与重力(G)和正压力(N)的关系:在滑块上加砝码以改变G和N。
(2)f与接触面积、接触面的性质关系:在滑块和砝码质量一定的情况下,改变摩擦计滑块与木板的接触面积,重复上述实验;在滑块、砝码质量以及接触面积一定的情况下,在木板上铺上不同材料的平板,重复上述实验。
(3)f与滑块的相对速度v的关系:使滑块以不同的速度运动,观测滑块的运动与受力情况。
(4)f与接触面的湿度的关系:用湿毛巾擦接触面,使之湿润,观测滑块的运动与受力情况。实验数据与结果:见概念图6
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图6 方案1实验数据与结果概念图
方案2
实验器材:玻璃板、铁板、泡沫板等各一张、摩擦计滑块(同方案1)、长木板、托盘、重物、细绳、测力计等。
图7
实验方法:(如图7所示)将一端固定的测力计拴在滑块上,并使滑块位于水平木板上,使木板匀速运动,测力计和滑块虽然处于静止状态,但滑块与木板有相对运动,因此滑块受到滑动摩擦力。观察测力计的读数F,根据F=f测得f的大小。(本实验可用微型电动机代替重物拉动木板)
探究目标:探究f与v的关系,改变拉动木板的速度,观察测力计的读数。同时用此方案探究f与G和N的关系、f与S的关系f与接触面的湿度的关系、f与接触面性质的关系。
实验数据与结果:见概念图8(见下页)
方案3
实验器材:玻璃板、铁板、泡沫板等各一张、摩擦计滑块(同方案1)、长木板2个(长短不同)、重物、细绳、测力计、铁架台、刻度尺等。实验方法:(如图9所示)用铁架台及长木板搭建斜面,测量斜面的高度h和长度L求得倾角。
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图9
实验过程同方案2。拉动木板,观察测力计的读数T,根据f=T-Gsinα和N=Gchttp://http://www.wenku1.com/news/53189FF1E6E8F
A3B.htmlosα测得f和N。改变不同倾角,重复上述实验。
探究目标:主要探究f与G和N的关系。在G不变的情况下,调整倾斜角度α,改变N,匀速拉动木板,观察测力计的读数,判断,和滑块重力(G)和压力(N)的关系。其次,可以探究f与S的关系f与v的关系、f与接触面的湿度的关系、f与接触面性质的关系等。
实验数据与结果:见概念图10(见下页)
3.三种方案的实验结论
滑动摩擦力f与G无关,与正压力N的大小成正比;滑动摩擦力f与接触面积S无关;滑动摩擦力厂与接触面的材料、平滑程度有关;滑动摩擦力f与接触面的干湿程度有关;滑动摩擦力f与相对速度v无关。
图8 方案2实验数据与结果概念图
图10 方案3实验数据与结果概念图
三、分析和论证
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对探究结果的分析和论证是提升学生探究能力和反思能力的关键环节。完成实验后,指导学生做概念图11。
图11 实验结果的分析与论证
1.探究结果的验证
为了加深对探究结果的理解,学生们又设计了多种实验方案,来进一步验证探究结果。例如,在辨析f与G和N关系时,课题组分别设计了不同的简易实验。
2.对实验的分析与比较
虽然三种方案的实验效果较好,可操作性较佳,但它们的探究目标各有侧重,产生的误差大小不同、误差来源不同。最后,各组用图象法对上述实验进行定量研究,确定f和N的关系。
探究影响滑动摩擦力因子的原因。对以上探究结果作进一步的研究,探其原因,究其机理。滑动摩擦力的本质是什么,为什么滑动摩擦力与重力无关,为什么不同材料的接触面、干湿度对f的影响不同,等等。引导学生从宏观和微观意义来探究,了解不同学者提出的有关理论,了解人类对摩擦力的认识及研究过程。
四、结论与待探究的问题
整理研究结果,总结、归纳新的探究目标,并做下一步的探究延伸,见概念图12。
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图12 “影响滑动摩擦力因素”的实验探究结论概念图
作者介绍:吴淑花,石家庄学院物理系(河北石家庄 050035); 武淑清,河北省教育科学研究所(河北 石家庄 050061)。
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范文二:探究滑动摩擦力
实验四: 探究滑动摩擦力的影响因素
一、实验装置
二、实验原理
(1)控制变量法
(2)力平衡
三、练习
1、小林同学做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验,如图所示。
(1) 实验中采取的办法是用弹簧测力计水平拉动木块, 使其在长木板上做 _____ __运动。
(2)甲、乙两图所示的实验说明:接触面粗糙程度相同时, ______ ___,滑动摩擦力 越大。
(3)甲、丙两图所示的实验说明:压力一定时, ________ ___,滑动摩擦力 越大。
(4) 由实验可得出的结论是:_________________ ___________。
2、在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时,小华同学根据自己推箱子时,箱子越重, 推起来越费力, 提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想;小 辉同学根据自己推箱子时,地面越粗糙, 推起来越费力, 提出了“影响摩擦力大小的因素可 能与接触面的粗糙程度有关”的猜想。下图是验证他们猜想的实验装置图。
①小辉同学为了完成他自己的探究应按 两图进行。
②若小华选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据, 请根据数据在所给坐 标中作出摩擦力的大小 f 与接触面受到的压力大小 N 之间的关系图象。
③根据图像可以得出 f 与 N 的关系是 _____ __。
④小华和小辉同学在实验中都应使小车做 ___________运动。
范文三:探究滑动摩擦力
探究滑动摩擦力
鲁教版,必修1 第4章 相互作用 第3节 摩擦力(第1课时)
一、教学设计思想:
在本节课中,采用实验探索教学法,以探究为主线,以思维为中心,以实验为基础,以“滑动摩擦力”概念及相关知识为载体,引导学生在探索过程中,学习科学探究的方法。
由“奥运中的物理知识”,引发疑问与激发学习兴趣,在课尾,又通过个别学生亲身感受,传达与解释了引入时的疑问,加深了对动摩擦因数的理解。通过视频,学生在活动中体会与感悟滑动摩擦力的方向,有效克服教学中的难点之一。
教学重点是通过实验定量探究的方法,让学生参与教学活动,探究影响滑动摩擦力大小的相关
通过问题的形式,引导学生观察、思考、提出问题、解决问题,层层深入,体验“猜想——因素。
设计实验——进行实验——数据分析——得出结论”的探究主要过程;其中,围绕不易准确测量摩擦力大小的难点,让学生边设计实验方案边动手尝试,在小组活动中发现问题,小组间交流、评价中解决问题,争议中达成共识,形成最佳的实验设计方案。最后,利用传统实验的直观性、直接性和真实感强的优点;利用EXCEL工具处理数据,使课堂效率最大化;师生共同完成实验,共同经历了探究过程。
通过小魔术的演示和揭秘的方式,在愉悦中有效纠正了学生将正压力等同于重力的顽固性认知错误。让学生经历“实践——认识——再实践——再认识”的学习过程,完成认识上的飞跃,体现了课堂教学“以生为本”的设计理念,也体现了“从生活走向物理”的新课程理念。
二、教学目标
(一)知识与技能
1.知道滑动摩擦力产生方向的判定
2.理解动摩擦因数的的含义
3.知道正压力与重力的不同
4.会计算滑动摩擦力的大小
(二)过程与方法
1.通过小活动,亲自体验和感受滑动摩擦力的方向。
2.通过定量实验,探究滑动摩擦力大小,体会控制变量法、等效法等科学的探究方法。
(三)情感态度与价值观
1.体验实验探究的乐趣,通过探究活动养成独立思考与合作意识。
2.通过实验方案设计、论证,数据的记录、处理过程,养成实事求是的科学态度。
三、教学重点、难点
1.教学重点:通过探究滑动摩擦力规律的过程,培养学生科学探究能力,掌握滑动摩擦力的计算公式。
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2.教学难点:滑动摩擦力的方向判断;实验中准确测量滑动摩擦力的大小;理解正压力与重力的不同。
四、教学资源:自制压力式圆筒测力计、小车、带滑轮的长木板、毛巾、木块、钩码、细线、弹簧秤、“L-MYQ-J摩擦力演示器”;PPT与EXCEL处理工具,视频素材。
五、教学流程
摩擦的分类、滑
动摩擦产生条件
创设情景, 学生活动,感悟滑观察实验, 实验探究滑动拓展设疑激趣 动摩擦力方向 激发原认知 摩擦力的大小 小结
设计与进行分析数据是 评估实实验 得出结论 合猜想 验方案 理 否
六、教学实录
?创设情景,设疑激趣
2008年北京奥运会体操赛场上,中国体操队,独揽九金的辉煌,我们还记忆犹新。欣赏两张图片(如图所示),我想考大家一个体操运动中的物理知识:
单杠运动员和鞍马运动员在上场比赛前分别要在手上和
腿上抹些白色粉末,这是为什么呢,
生:减小(增大)摩擦力等
哦,大家都知道这与“摩擦力”有关。我先卖个关子,等学习了这
节课后我们就明白其中道理。
,点评:由奥运会情景引入~既让学生感受摩擦现象无处不在~激
发学习兴趣,又设置悬念~为课末的释疑埋下伏笔。, 运动
?观察实验,激发原认知
我们一起来观察一个实验:这是一辆带轮子的小车,将轮子朝上放
在粗糙的水平面上,在车的一端连接一个自制的压力式圆筒测力计,当
测力计受到压力就会往里缩,缩进去越长,表示受力就越大。
静止 演示(见图)?用测力计推小车,小车动了
?用测力计推小车,小车没动
?将车轮朝下,再推,小车动了
问:以上三种情况下,小车与水平面间的摩擦力有何不同,
运动 2
生:分别是滑动摩擦、静摩擦、滚动摩擦。其中,与接触面相对滑动时的摩擦是滑动摩擦;与接触面相对静止时的摩擦是静摩擦;与接触面有相对滚动时的摩擦是滚动摩擦。
本节课的主题就是探究摩擦力中的滑动摩擦,回忆、讨论滑动摩擦力产生的条件,
小结:?接触面粗糙 ?接触面间有弹力(或相互挤压)?要有相对运动。
,点评:演示、观察自制压力式圆筒测力计实验~通过讨论、交流~激发学生的原认知~温故知新~进一步阐明课的主题。,
?感悟滑动摩擦力方向
通过视频活动,我们来共同探究滑动摩擦力的方向,注意观察实验现象。
(视频展示,见图)
活动1:右手拿起毛刷,在左手背上向右刮(拖)过 f
生:刷毛向左弯曲,表明毛刷受到手背给它的滑动摩擦力方向向
左。
活动2:右手的毛刷放在左手背上不动,左手向右移动
生:刷毛向右弯曲,表明毛刷受到手背给它的滑动摩擦力方向向
右
问:总结滑动摩擦力的方向,
生:滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
活动3:右手的毛刷和左手向一起向右移动。
生:毛刷和手背没有相对运动,毛刷不受滑动摩擦力。
活动4:右手的毛刷和左手向一起都向右移动,但左手移动速度大
f 些
生:毛刷相对左手背向左运动,毛刷受到滑动摩擦力方向向右。
小结:滑动摩擦力的方向不是与物体的运动方向相反,而是与相
对运动方向相反,即受力体相对施力体的运动方向相反,物体间发生了相对运动,才产生滑动摩擦,可见,静止物体可以受滑动摩擦力;运动的物体可能不受滑动摩擦力。
(点评:考虑到教师现场示范的可视度差~利用事先拍摄的视频带领学生活动~使学生“看到”了滑动摩擦力的方向~予学生深刻记忆~同时4次活动顺序的编排~让学生充分体悟了“相对”二字~有效地突破难点~为接下去设计实验环节作铺垫。,
?实验探究滑动摩擦力的大小
1(猜想
问:滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,
生:a(滑动摩擦力的大小与压力(或认为重力)有关,b(与接触面的粗糙程度有关,c(与接触面积有关,d(与材料有关,e(与物体的相对运动方向快慢有关,f、与推力大小有关,?
2(设计与评估实验方案
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依据猜想,统一认识,大家普遍认为比较合理:滑动摩擦力的大小可能跟两个物体间的压力,相互接触物体的性质、接触面的粗糙程度以及其他因素有关。主要考虑2个因素:即正压力和接触面的粗糙程度。当影响滑动摩擦力大小的因素多个时,应该用什么方法研究,
生:控制变量法。
我们两人一组,利用桌子上的器材,有带滑轮的长木板、毛巾、木块、钩码、细线、弹簧秤,设计实验方案,来定量研究滑动摩擦力的大小。在设计前,先思考以下几个问题。
?如何改变正压力,怎样测量正压力,
生:在木块上添加钩码,由于竖直方向重力与支持力大小相等,压力大小等于支持力,改变重力大小可以达到改变压力的大小。
?怎样改变物体与接触面的性质,
生:换用不同的材料,如铺上毛巾。
在设计的时候,还要解决关键问题:如何测量木块受到滑动摩擦力大小,请同学们发挥聪明才智,用提供的器材设计出你们认为最为合理的实验方案。画出实验装置简图,并动手尝试,在实验过程中有发现任何问题或操作时遇到什么困难,可以相互讨论、交流。
(投影展示学生的代表性设计方案,见图)
方案1,木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数等于滑动摩
擦力的大小。
困难:很难保证木块做匀速直线运动;确保测力计拉动木块运
动时始终水平有难度;木块在运动时很难读出弹簧测力计的示数。
方案2,木块做匀速直线运动,钩码的总重力等于滑动摩擦力
的大小。
困难:用钩码的总重力来替代弹簧测力计读数,但挂上合适个
数的钩码,恰能保证木块做匀速直线运动,但是费时、费力。
方案3,保持木块静止不动,拖动底下的木板运动。
缺陷:弹簧容易晃动不易固定。
改进:将弹簧竖直挂起来,通过定滑轮拉着木块,这样就稳定
多了。
小结:改进后的方案3是现有器材下的最佳方案,优点是放弃了动态平衡,选择静态平衡,降低实验操作难度,提高可观测性与数据测量的精准性。
(点评:在学生亲自体验基础上~提出来让学生去思考、去讨论实验中的缺陷~提出更好的方法。充分调动学生的积极性~开发学生的个性思维。利用传统实验的直观性、直接性和真实感强的优点~也渗透了转换法、等效法等科学研究方法~也让学生亲自体验成功的喜悦~探究的乐趣。,
3. 进行实验
下面我们用正规厂家生产的仪器来演示实验,实验原理相同,使操作更方便、稳定。用电动机带
4
动木板向左缓慢运动,请大家注意观察弹簧秤指针位置,读出弹簧秤的读数,也就是木块所受摩擦力的大小。
(演示““L-MYQ-J摩擦力演示器”实验,见图)
改变接触面的粗糙程度,重复实验。
4.数据处理,得出结论
把数据填入事先设计好的表格:
实验次数n 1 2 3 4 5
压力N /N
接触面1
弹簧称读数T/N
接触面2
弹簧称读数T/N
观察表格这两组实验数据,发现什么规律,
0.9生:对同一接触面,压力越大,滑动摩擦力越大;压力一0.8
0.7定时,滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关,越粗糙,摩擦力0.6
越大。 0.5
0.4摩擦力我们有没有更加直观的数学手段来处理, 0.3
0.2生:作f——N图象(作图),发现:f与N的图线呈一条0.1
0倾斜的直线,表明:?滑动摩擦力随着压力,的增大而增大,
01234但f/N的大小不变,说明滑动摩擦力与压力的大小成正比。?压力各自的比值不同,它们反映出接触面的性质(粗糙程度)不同。
?斜率越大则表示接触面越粗糙。
同一接触面的f/N是一个定值。不同的接触面f/N比值是不同的。f/N比值大,意味着让它在相同的压力情况下,产生滑动摩擦力大。我们把这个比值定义为“动摩擦因素μ,无单位,读做miu” 。
常见材料间的动摩擦因数如教材P72的表4-3所示。 μ与接触面的材料与粗糙程度有关,无单位,
小结:?大量精确实验表明:滑动摩擦力的大小跟压力成正比,还跟接触面的性质有关。
? 滑动摩擦力大小公式:f=μN
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师:(恍然大悟状)我们开始提到的体操运动员比赛前要在手上或腿上抹些白色粉末,是不是改变接触面的性质,而改变动摩擦因数呢,请一位同学上来摸一摸,再请他告诉我们他的手感。
生:一种粉末使手变得滑溜;一种变得粗糙。
问:单杠运动员与鞍马运动员分别抹哪一种呢,
这是镁粉,成分是碳酸镁,单杠运动员抹的白粉,目的是增大手与杠的动摩擦因素,以保证做惊险动作时手不打滑。这种白粉是滑石粉,鞍马运动员抹的,目的是减小运动员腿部与鞍马之间的摩擦力,使动作轻松灵巧。
问:物体与接触面间的正压力是不是一定等于重力,,下面我给大家表演一个小魔术。
(演示“小魔盒”实验,见图,右手提着绳的上端,右脚踩着绳的下端,
左手拿着盒子。当执绳的右手稍稍放松时,左手一放球,盒子会沿着绳自然
地滑到地面上,演示几次之后,当执绳的右手把绳绷紧时,盒子停留在线绳
当中并不坠落。利用右手对绳松紧来使盒子下落一段,停一会儿,下走一段,
停一会儿。)
奥秘就在盒子内部装一根弯管,吧一根线绳穿过,当将细线松弛时,它将
受到较小的摩擦力,容易往下滑,当拉紧细线时,则细线与玩具之间的压力
增大,从而使摩擦力增大,就不容易下滑。可见,正压力不一定等于重力,
也可以与重力没有任何关系,许多情况下需要结合物体平衡条件来确定压力。
5.拓展
这节课我们一起通过传统、直观和有很强的真实感的实验,来探究出滑动
摩擦力的大小和计算式:f=μN。随着现代科技的发展,物理实验手段日新月
异,我们也可以用DIS系统较为精确地探究滑动摩擦力的大小。(见图)
,点评:事实胜于雄辩~用实验事实纠正学生认知偏差~寻找物理规律,
利用计算机软件来处理数据~使课堂效率最大化~传统实验现代化,对课始
悬念的释疑~前后呼应~进一步加深学生对动摩擦因数的理解,而小魔术的演示和揭密~有效纠正学生将重力当作压力的错误认知,注重现代技术在实验中的应用~拓展了学生视野。,
?课堂小结
摩擦力,这个无所不在的精灵,渗透着自然界的每一个角落,与人类历史有着千丝万缕的联系。从远古的钻木取火,到近代磁悬浮列车的研制开发…,对摩擦力的研究还将继续,人类还将继续通过摩擦力来创造我们的新生活。
作业:查阅网络或图书资料,谈谈生活中摩擦现象,写一篇约500字小论文。也可以以“没有摩擦的世界将会是怎样的”为题,写一篇科幻小论文。
(点评:将课堂探究活动延伸到课外~养成主动思考的习惯。,
七、课后反思
教学的真谛是“沟通”,要使学生真正理解和掌握物理知识,并内化为自身能力,最好的方法是:
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让学生主动参与到教学活动过程中来,通过师生活动、生生活动等方式,让学生在解决问题中学习,比教师单纯教授知识更有效,思维训练也更加深刻。学生不仅得到知识,还包括解决问题的科学方法、态度,独立思考的习惯和实践操作技能等。本堂实验探究课在突出科学探究的同时,无论是精心创设教学情景,还是实验的设计、探究过程,到悬念的释疑、小魔术的演示、揭秘等,都试图达到“沟通”之功效,每个教学环节都是“面对面沟通”的过程,在沟通中生成,在沟通中取舍,开发、捕捉课堂各种生成资源,不断调整预设的教学流程,使“动态生成”成为一种可以预约的精彩。当然,不同的教师对细节有不同的处理和取舍,针对不同的学生有不同的教学方法、教学手段, “没有最好,只有更好~”是教师对课堂教学最高的追求。
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范文四:滑动摩擦力实验
滑动摩擦力的大小与什么因素有关
1探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”实验操作过程如图所示:
(1)实验时,在水平长木板(或毛巾)上,用弹簧测力计水平 拉动木块,根据 知识,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小。
(2)比较甲、乙两图得出“压力越大,滑动摩擦力越大”的结论“正确”或“不正确”)。理由是 。
(3)比较乙、丙两图得出结论:接触面粗糙程度相同时, ,滑动摩擦力越大。
(4)比较 两图得出结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(5)下列哪些实验探究方法和本实验探究方法相同 (只填字母)。
A.探究“平面镜成像时像与物的关系”的实验
B.探究“电流与电压、电阻的关系”的实验
C.探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验
2某小组在“探究摩擦力的大小与哪些因素有关?”的实验中,所用木块各个面光滑程度相同,并记录了如下信息:
(1)实验时用弹簧测力计 拉动木块,使它沿长木板滑动,这时摩擦力与拉
力是一对 力,从而测出摩擦力的大小。
(2)比较 两次实验可得结论:在压力相同的条件下,接触面越粗糙,摩擦力越大。
(3)实验结束后,该组同学还想探究摩擦力大小与接触面积大小的关系,请你帮助他们在实验1的基础上,利用实验1中器材再做一次实验就能探究这个问题。
①你的做法是 。
②分析与论证。如果弹簧测力计的示数等于0.8N,可得结论: 。
如果弹簧测力计的示数不等于0.8 N,则结论相反。
(4)请你举出一个增大有益摩擦的例子。
3(1)图1是“测量水平运动物体所受的滑动摩擦力”的实验装置图;实验时在水平桌面上用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块,使其作匀速直线运动,弹簧测力计示数如图所示;由 知识可知,木块所受的滑动摩擦力为 N.
(2)在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时”,李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想;张华同学提出来“滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关”的猜想.图2是他们进行探究实验的实验装置图.
①李丽同学为了完成他自己的探究应该按 两个图所示的方案进行.
②张华选用正确的实验装置进行实验,得到的实验数据见下表;请根据表中记录的数据,在答题卡中的坐标系中作出摩擦力的大小Ff与接触面受到的压力大小FN之间的关系图象;根据图象可以得出Ff与FN的关系是 ;
(3)“放在水平木板上,用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,发现弹簧测力计的读数和图甲的示数一样,得出“滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关”的结论.而李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后,用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动,发现弹簧测力计的读数为图甲中示数的一半,得出“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”的结论.你认为 的结论是错误的;错误的原因
.
4在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,同学们提出了如下猜想:
A.滑动摩擦力大小可能与压力大小有关
B.滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关
C.滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关
(1)如图所示是小芳同学的一次实验操作中的情景,其错误之处是______。
(2)为验证猜想B,下列操作正确的是
A.在木块上加放砝码 B.保持接触面粗糙程度不变 C.使木块侧放减小接触面积 D.在不同接触面上沿水平方向匀速拉动木块
(3)小明同学用一个表面平整的长木板、一个长方体木块和一只弹簧测力计进行实验,把实验数据记录在下边所示的表格中。小明同学的实验可以验证猜想______(填字母代号)。
(4)当验证A、B、C三个猜想的实验完成后,在本实验所用的器材基础上,如果再给你几支相同的圆铅笔,你还能再探究另外一个与摩擦力有关的什么问题?请写出这个问题。
范文五:对“探究滑动摩擦力大小”实验的改进
摘 要: 本文以教材“探究滑动摩擦力大小”演示实验为例谈谈对实验装置的改进。 关键词: “探究滑动摩擦力大小”实验 实验装置 改进 一 高中物理必修1第三章第三节的摩擦力教学是力学部分的一个重点和难点,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和相互接触两物体之间的正压力大小有关,即f=μFN,在具体的实验探究过程中,以往教材常用这样的一个演示实验帮助学生理解,实验器材包括长木板、方木块、弹簧测力计、钩码、棉布、毛巾等,将弹簧测力计与方木块连接,水平拉动弹簧测力计使方木块做匀速直线运动,由其运动特征我们不难分析得到在此过程中,弹簧测力计的示数,即方木块所受滑动摩擦力的大小,有这样的知识做准备,再利用控制变量法,通过棉布或毛巾改变接触面之间的粗糙程度、通过在方木块上加砝码改变其与长木板之间的正压力的大小来探究影响滑动摩擦力大小的因素,具体实验装置如图1所示。 图1 但在实际的操作中该实验却存在诸多问题。 (一)不便于观察,不能真正起到演示的作用。 由于弹簧测力计水平拉动方木块进行观察,这样做学生不易观察,所以若将其作为演示实验并不能达到较好的演示效果。 (二)不便于操作,不利于实验数据的定量分析。 1.水平拉动弹簧测力计时,若操作不得当使得弹簧测力计与长木板接触而产生了摩擦,给实验带来了误差,影响对实验的准确分析。 2.弹簧测力计在实验过程中始终处于悬空状态,实际上其自身重力对实验也有影响。 3.用手拉动方木块观察摩擦力的大小的时候,会发现弹簧测力计的示数很不稳定,忽大忽小,一方面说明方木块的匀速直线运动很难控制,另一方面不利于实验数据的记录。 二 本实验在教材中并未作为单独的实验课时编写,只是出现在滑动摩擦力教学过程中的穿插实验,主要目的是通过对滑动摩擦力大小影响因素的探究体会控制变量法在实验中的应用,进而为下一章《牛顿运动定律》中的加速度与物体所受力和质量关系实验的定量分析奠定理论基础。因此,在实验过程中,我们应该着重让学生体会物理思想的应用。通过以上分析我们发现,由于操作过程中的系统误差和人为的操作不当,学生不能通过物理方法短时间内得到三个物理量之间的定量关系,因而冲淡了本实验的主题,笔者认为进一步完善该实验的装置非常必要,以便学生更深刻地理解摩擦力的相关规律。因此,本文以滑动摩擦力为例谈谈笔者对该实验装置的改进。 首先,针对观察上的不便,笔者将演示实验改为学生分组实验,这样做不但提高了学生之间的团队协作能力,而且提高了学生实验探究的深刻性和运用实验器材分析及解决实际问题的能力。 其次,针对操作问题,因为手拉弹簧测力计不容易控制,所以可把弹簧测力计放在上表面光滑的长方体(可用长木块上表面粘贴玻璃板),以减小弹簧测力计的自身重力对实验的影响,同时把弹簧测力计的一端固定在竖直的木板上,另一端与方木块相连,若方木块的连接点过低,可将两块方木板上下粘在一起,使得弹簧带钩的一端与上面方木块相连,另一端再与竖直木板固定。这样一来要想在方木块和长木板之间产生摩擦力,就必须使长木板运动,这时若用手推动或拉动长木板运动,由于长木板与桌面之间也存在很大的摩擦力,将给实验带来更大的困难,因此,可以改装长木板,在长木板下面安装几个轮子。由于在相同的压力情况下,滚动摩擦力比滑动摩擦力要小,因而很容易控制长木板做匀速直线运动。若有条件的学校,还可以将长木板与电动机相连,在电动机转轴处安装两个半径不一样的轮子,就可以通过改变速度来研究不同情况下物体所受摩擦力的大小,这样既解决了实际问题又取得了明显的实验效果。但在实验过程中,有的学生按照教材中实验所示将弹簧测力计水平拉动,而有些同学则干脆将弹簧测力计垂直水平面放置,其实,对于弹簧测力计而言,水平放置与垂直水平面放置时零刻度是不同的,应及时引导学生纠正,养成良好的实验习惯。 针对上述问题,我将此演示实验进行了改进,改进装置如图2所示: 图2 实验拓展:这个实验现象还可以非常直观地说明摩擦力方向中“相对”二字的重要性,解决本节课学生对滑动摩擦力方向上的理解难题。虽然利用原有实验,学生也很容易得到木块相对长木板的运动方向,但如果以长木板为研究对象分析其所受摩擦力的方向时学生往往不能得出结论,由于学生已经习惯了以相对地面静止物体为参考系解决问题,因此利用本实验装置就能很好地解决这一问题,例如:当水平向左拉动长木板时,学生很容易体会到方木块“相对”长木板向右运动,则可以得到方木块受长木板的摩擦力的方向应水平向左。而方木块相对地面是向左运动的,则可以得到,摩擦力的方向一定是与相对运动的方向相反,而和运动的方向并没有直接关系,有时会和运动方向相同,有时也会相反。同时,也可以通过实验得到既然此时摩擦力的方向和运动方向相同,那么在这种情况下,摩擦力应该充当动力,反之,我们也可以得到摩擦力可以充当阻力的结论。 以上,不难发现实验改进后再与教材中的演示实验相对比,针对性更强了,就会激发学生对实验的兴趣,从而在学习过程中投入更高的热情。当然,对于学有余力的学生,我们也可以让其课后将两个实验装置进行对比,去发现之间的不同。因此,笔者认为在教学过程中既要以书为本,又不要过分地拘泥于书本,这才是真正地驾驭了教材。
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