静摩擦力和滑动摩擦力的大小（精选8篇）
篇1：静摩擦力和滑动摩擦力的大小
[课题]
8.3 探究滑动摩擦力的大小
[教学目标与要求] 1．知识与技能
①知道如何在实验探究中应用控制变量法；
②知道滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度及相互间压力的大小有关。2．过程与方法
通过实验探究，使学生知道影响滑动摩擦力的因素（接触面的粗糙程度，接触面间的压力大小）［教学重、难点］ 1．教学重点
①通过控制变量法对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究；
②通过实验探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、接触面间的压力大小的关系； 2．教学难点
①控制变量法的应用；
②探究影响滑动摩擦力大小的因素； ［教学准备］
PPT课件、带钩的长方体木块、砝码、弹簧测力计、毛巾 ［教学过程］ 1．引入新课
师：当我们挥动粉笔擦时，粉笔擦与黑板间产生了一个摩擦力，当我们用手推桌子时，桌子虽然没有移动，但桌子与地面也产生了一个摩擦力，那为什么粉笔擦移动了而桌子没有移动呢，这就不禁让我们对影响滑动摩擦力大小的因素产生的一些疑惑，那我想请问一些同学，你们猜测影响滑动摩擦力大小的因素有哪些呢？
2.知识回顾：
控制变量法：控制变量法便是每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响 3.实验探究：
探究滑动摩擦力的大小的因素 ①提出问题
师：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢？请同学们猜一猜。②猜想与假设
生：滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关；滑动摩擦力的大小可能跟物体运动的快慢有关···
师：同学们敢于大胆猜想，值得表扬。那这节课老师就和大家一同来通过实验探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度、接触面间压力大小的关系。③制定计划与设计实验
实验探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系
师：选择长木板放在水平的桌面上，用弹簧测力计水平方向匀速直线拉动木块，来测量滑动摩擦力的大小。
本实验采用控制变量法。利用在长木板上铺毛巾、玻璃板等来改变接触面的粗糙程度。
可以采用如下步骤进行实验：
a．把木块放在水平的长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块在长木板上做匀速直线运动，读出此时拉力的大小；
b．在长木板上铺毛巾并固定好，放上木块，重复步骤a，读出此时的拉力，并与步骤a的拉力比较。
实验探究滑动摩擦力大小与接触面间压力大小的关系。师：利用在木块上增加砝码来改变压力；
可以 采用如下步骤进行实验：
a．把木块放在水平的长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块在长木板上做匀速直线运动，读出此时拉力的大小；
b．在木块上放砝码，重复步骤a，再次读出拉力，并与步骤a中的拉力比较；
④进行实验与收集证据
（学生进行实验，教师在旁指导）⑤分析与论证
师：请实验的同学将你的实验结果与同学交流，看看能得出什么结论。4.课堂总结：
PPT：滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。接触表面越粗糙，滑动摩擦力越大；压力越大，滑动摩擦力越大。
篇2：静摩擦力和滑动摩擦力的大小
大小
①接触面粗糙程度相同的情况下，滑动摩擦力的大小f跟正压力成正比：f=μN（μ为动摩擦因数）
②物体所受压力相同情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大
③滑动摩擦力的大小比最大静摩擦力fmax略小。通常的.计算中可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
注：一定范围内滑动摩擦力与接触面积无关；滑动摩擦力和物体运动速度无关
方向
篇3：静摩擦力和滑动摩擦力的大小
“摩擦力的机制颇耐人寻味, 无论多么光滑的表面, 在显微镜下也显得凹凸不平, 于是相互接触的物体彼此镶嵌。欲使两者沿接触面相对运动, 就需超越此类相互的阻隔。这种超越既可能不破坏表面的突起, 只发生轻微的上下跳跃, 也可能使突起断裂。”我们知道, 摩擦力属于电磁力, 在微观上属于分子、原子级的相互作用。从上文中可以看到, 两物体具有相对运动或相对运动趋势时, 就受到由凹凸不平而引起的镶嵌所对应的挤压, 就造成一种阻碍。
相对运动时, 需要超越这种阻隔, 是滑动摩擦力。而具有相对运动趋势时, 但没有超越这种阻隔, 阻碍照样存在, 发生的是两物体间微观上的切向相互挤压, 这就是静摩擦力, 并且趋势越大, 挤压越大, 切向形变也越大, 阻隔越大, 即静摩擦力越大。当达到一定值时, 即将破坏了这种凹凸不平或发生跳跃, 即将发生移动, 这时候两者间达到最大静摩擦力。此后, 趋势再变大即发生移动, 变为滑动摩擦力。
为了形象说明这种微观上的变化情况, 我们引入一个模型——毛刷模型, 刷子上一根一根的细毛可以看做微观上一个一个突出的分子或原子 (如图1所示) , 当另一个物体在其表面相对运动或有相对运动趋势时, 细毛就会向物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向发生弯曲 (如图2所示) , 表示实际物体在微观上原子间的微小切向形变。
二、从实例中看出一个接触面不可能同时存在静摩擦力和滑动摩擦力
1. 斜面上水平力推动物体的实例
在这个情境中, 我们可以把斜面看做一个毛刷。以物体所在点为坐标原点, 在水平方向和沿斜面方向建立直角坐标系 (如图3所示) 。在没有作用水平推力前, 物体独立的静止于斜面, 此时物体受到沿斜面向上的静摩擦力, 因此此时斜面毛刷的细毛与物体接触的部分都沿斜面向下弯曲, 即沿-Y方向弯曲。
为了说明增加水平力后的摩擦力情况, 我们不妨来设计一个慢动作, 水平力由小开始慢慢地变大到一定值。设水平力沿+X方向移动, 则当开始加水平力后, 物体在沿斜面方向就有了两个主动力G1和F, 这两个力的合力就指向第四象限 (如图4所示) , 因此此时物体具有向第四象限的运动趋势, 斜面毛刷的细毛就向第四象限弯曲。并且随着F的增大, 合力越来越远离-Y方向, 也越来越大, 因此, 细毛的弯曲方向也远离-Y方向, 弯曲程度也越来越大。
当F增大到一定值时, 细毛弯曲到极点, 在微观上表现为即将破坏突起的原子或分子, 即将开始滑动, 静摩擦力达到最大静摩擦力。细毛弯曲方向为此时两个主动力的合力方向, 而此时最大静摩擦力的方向为细毛弯曲方向的反方向即第二象限。
继续增大力F, 物体开始滑动, 滑动方向即为此时两个主动力的合力方向, 即细毛的弯曲方向。静摩擦力演变为滑动摩擦力, 而滑动摩擦力的方向依然是此时细毛弯曲方向的反方向, 即原来最大静摩擦力的方向。从中可以看到, 其实运动一开始滑动摩擦力就不可能沿+Y方向, 而是主动力的合力方向。
接下来, 我们继续用毛刷模型来否定一个结论:在加了水平力后, 可以水平运动, 并同时受到水平方向静摩擦力和沿斜面方向滑动摩擦力。取运动过程中的某一位置, 假说上述过程成立, 按此说法, 此时在沿斜面方向物体受到四个力:下滑力G1, 推力F, 滑动摩擦力f2和静摩擦力f1, (如图5所示) 。则我们可以说, 此时斜面毛刷的细毛有两种弯曲:因为物体向+X方向运动, 斜面对物体有向-X方向的滑动摩擦力, 所以细毛向+X方向弯曲;又因为物体具有向-Y方向的运动趋势, 而使其受到+Y方向的静摩擦力, 所以细毛向-Y方向弯曲。
物体继续向+X方向运动, 须知前方的细毛在物体没有达到之前全部是与斜面垂直的, 不弯曲的。随着物体的到来, 这些本来不弯曲的细毛由于物体的运动而向+X方向弯曲, 但是并不会自动向-Y方向弯曲好等待物体的到来。所以物体到了下一个位置也就不可能产生+Y方向的静摩擦力, 只受3个力, 且不平衡, 要离开X轴, 与假说矛盾。
综上所说, 在这一实例中不可能同时存在静摩擦力和滑动摩擦力。
2. 物体在绳子牵动下在水平面上作滑动式圆周运动的实例
有些老师提到的这个实例 (如图6所示) , 其文中认为物体在做圆周运动的过程中是绳子拉力和指向圆心的静摩擦力一起提供向心力, 而同时又受到与运动方向相反的滑动摩擦力, 因此说这个接触面同时存在静摩擦力和滑动摩擦力。笔者对这个情境同样有不同的观点。文中认为任何作圆周运动的物体都有偏离圆心的趋势, 因此这时接触面必然要对其施加一个与该运动趋势方向相反的静摩擦力。笔者认为做圆周运动的物体确实都有偏离圆心的趋势, 但是在这个情境中, 这个趋势之所以没有促成偏离圆心的真实运动, 那是因为绳子拉力抵制了这种趋势, 所以对绳子来讲, 物体有远离圆心的趋势, 而这种趋势与水平没有直接联系, 所以水平面没有对物体提供静摩擦力。
我们继续使用上述的假设法, 假定文中的说法成立, 则可以取运动过程的某一位置, 此时水平面毛刷的细毛既沿线速度的方向弯曲, 又沿半径向外弯曲, 即滑动摩擦力和静摩擦力共存。但是前方的细毛照样竖直, 当物体运动到前方细毛时, 由于运动而造成前方细毛沿速度方向挤压而沿速度方向弯曲, 但是并没有沿半径方向弯曲, 即不再受到静摩擦力的作用。
我们不妨改变上述物体的运动模式, 变滑动为滚动。我们可以拿一只完整的粉笔, 我们知道粉笔不是圆柱体, 而是一头粗一头细, 我们把粉笔平放在水平桌面上, 给一个初速度, 粉笔就会绕一点O转动 (如图7所示) , 在转动过程中粉笔本身与桌面并没有发生相对滑动, 而是一种滚动, 尽管在运动, 但是粉笔与桌面的接触点又是始终相对静止的, 因为粉笔与桌面间的接触点是一直在变的, 所以这时候就是静摩擦力来提供向心力, 而滚动可能会越来越慢, 那是因为受到滚动摩擦力。
3. 滑冰运动员滑冰的实例
运动员在滑冰时, 特别是花样滑冰, 我们经常看到运动员做着漂亮的曲线运动, 而运动员脚上穿的是冰刀式冰鞋, 滑冰时受到与运动方向相反的滑动摩擦力, 那么是不是同时有与运动方向垂直的静摩擦力提供运动员做曲线运动的反向力呢?
我们知道, 滑冰场上运动员滑冰时会留下一道道的滑痕, 如果细细一看, 这实际上是冰刀在冰上刻出的一道道凹槽, 我们看这个凹槽的截面图 (如图8所示) , 冰刀其实是在凹槽中向前滑行, 这时如果转弯, 那么就是凹槽对冰刀的侧向挤压力F2提供向心力, 这是宏观上的弹力, 而非摩擦力。所以冰刀在滑行过程中由冰刀头不断地划出凹槽, 冰刀始终在凹槽中滑行, 当然有的时候动作猛烈的话, 侧向挤压力过大, 还会破坏凹槽, 刨出碎冰。
假如在坚硬的钢板面上, 冰刀头划不出凹槽, 则冰刀就没有侧向挤压力, 就不能做曲线运动。
其他情境我们同样可以看到一个接触面不可能同时存在静摩擦力和滑动摩擦力。
参考文献
篇4：静摩擦力和滑动摩擦力的大小
一、提出问题
我们如何研究影响滑动摩擦力的因素？怎样测滑动摩擦力的大小呢？
二、猜想
通过学生的自主讨论，得到如下猜想与假设：
猜想1：滑动摩擦力大小与接触面间的压力有关系
猜想2：滑动摩擦力大小与相对运动快慢有关系
猜想3：滑动摩擦力大小与接触面面积有关系
猜想4：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关系
三、设计实验
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.通过控制变量法，探究上述猜想.（本实验也可用微型电动机代替重物拉动木块）
四、实验器材
玻璃板、铁板、泡沫板等各一张、滑块、钩码、长木板、托盘天平、重物（微型电动机）、细绳、测力计等
五、实验装置
六、进行实验
实验一、滑动摩擦力大小与接触面间的压力的关系
在物体的接触面面积、接触面的粗糙程度、物体相对运动的速度一定的条件下（控制变量法），探究滑动摩擦力与接触面间压力的关系：
实验二、滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
在物体的接触面面积、接触面间的压力、物体相对运动的速度一定的条件下（控制变量法），探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系
实验三、滑动摩擦力大小与接触面面积的关系
在物体的接触面粗糙程度、接触面间的压力、物体相对运动的速度一定的条件下（控制变量法），探究滑动摩擦力与接触面面积的关系
实验四、滑动摩擦力大小与相对运动快慢的关系
在物体的接触面粗糙程度、接触面间的压力、接触面面积一定的条件下（控制变量法），探究滑动摩擦力与物体相对运动的速度的关系
七、实验结论
滑动摩擦力的大小与正压力的大小成正比；滑动摩擦力的大小与接触面面积的大小无关；滑动摩擦力的大小与接触面的材料、平滑程度有关；在速度较小时，滑动摩擦力大小与相对速度无关.
八、改进实验、活化学生思维
本实验中有一个误区，在探究滑动摩擦力大小与接触面间的压力的关系时，学生误以为压力一定等于重力，从而出现滑动摩擦力的大小与重力成正比的经典错误.
作如图2改进就解决了上述问题，实验过程中用铁架台及长木板搭建斜面，测量斜面的高度和长度求的倾角θ.实验过程同上实验.拉动木块，观察测力计读数F，根据f=T-Gsinθ和FN=Gcosθ测得f和FN.改变不同倾角，重复上述实验.这样改进的目的，主要探究滑动摩擦力与重力和压力的关系.在重力不变的情况下，调整倾斜的角度，改变压力.拉动木板，观察测力计的读数，判断滑动摩擦力与重力和压力的关系.当然也可以探究滑动摩擦力大小与相对运动快慢的关系；滑动摩擦力大小与接触面面积的关系；滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系等.
篇5：静摩擦力的大小和什么
两个相互接触的物体，当其接触表面之间有相对滑动的趋势，但尚保持相对静止时，彼此作用着阻碍相对滑动的.阻力，这种阻力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力，一般用f表示。静摩擦力可以是阻力，也可以是动力，运动物体也可以受静摩擦力。
静摩擦力产生条件
1、接触面是粗糙的；
2、两个物体互相接触且相互间有作用力；
3、物体间有相对运动的趋势；
篇6：静摩擦力与滑动摩擦力
当两物体产生相对滑动（或有相对滑动趋势）时，则在接触间将产生阻碍物体滑动的力，这种力称为滑动摩擦力，简称摩擦力。摩擦力作用在物体的接触面上，其方向与滑动的方向（或相对滑动趋势的方向）相反。
按接触面之间是否有相对运动存在，滑动摩擦力可分为静滑动摩擦力和动滑动摩擦力两类。
静摩擦力
两个相互接触的物体，当其接触表面之间有相对滑动的.趋势，但尚保持相对静止时，彼此作用着阻碍相对滑动的阻力，这种阻力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力，一般用f表示
二者区别
1、二者产生的原因不同
静摩擦力是由于一个物体在另一个不光滑物体表面具有相对运动的趋势时产生的。滑动摩擦力是由于一个物体在另一个不光滑的物体表面上发生相对滑动时产生的。
2、影响二者大小的因素不完全相同
两个物体间滑动摩擦力的大小只跟这两个物体表面间的压力大小和动摩擦因数有关，与其它外力的大小无关。
两个物体间静摩擦力的大小除了跟这两个物体表面间的压力大小、相互接触的两个物体的材料及接触面的情况（如粗糙程度等）有关以外，还跟使物体产生相对滑动趋势的外力大小有关。
3、二者的作用效果不完全相同
篇7：《滑动摩擦力》说课稿
摩擦力是高中力学重要的性质力之一，正确认识摩擦力有助于后面的受力分析、牛顿运动定律及动能定理等知识的学习，而且摩擦力在生活中有着广泛的应用。
本节内容是在初中摩擦力知识基础上的延伸和拓展，也是本章教学的重点和难点。由于摩擦力的不可观察性，在许多情形下似乎是方向不定，使学生对摩擦力的方向分析有一定的难度。教材将这节内容安排在重力和弹力之后，以生活实例展开，以实验探究摩擦力的规律为主线，安排了学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程，很好地体现了新教材让学生在体验知识的形成、发展过程中，主动获取知识的精神。很好地体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
二、说教学目标
1、知识与技能：
①能归纳出滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。
②通过实验探究能发现影响滑动摩擦力大小的因素：压力与接触面性质。
③能知道动摩擦因数μ与哪些因素有关。
④会利用公式F＝μFN计算滑动摩擦力的大小。
2、过程与方法：
①进一步熟悉实验探究的一般程序和方法。
②注重实验探究方案设计的思考与改善。
③通过参与实验探究能进一步熟悉控制变量法。
3、情感态度、价值观
1、培养学生对科学的求知欲，乐于参与观察、敢于实验，体会实验在探索物理规律中的作用和方法；
2、培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度，养成严谨、细致、耐心的实验修养。
三、说教学重点、难点
重点：滑动摩擦力产生的条件，通过实验探究得出F＝μFN。通过初中的学习，学生只知道摩擦力大小的影响因素有哪些，知道他们之间的定性关系，而通过这节课的探究，我们就能得到这些量之间的定量关系，所以选此为这节课的重点。
难点：滑动摩擦力方向判断。因为摩擦力的方向许多情形下似乎是不定的，使学生对摩擦力方向的分析有一定的难度，所以，将摩擦力方向的判断作为本节课的难点。
四、说教学方法
探究式教学法和实验教学法贯穿于整个教学过程之中。
五、说学法
引导学生通过实验，自己观察、描述实验现象，思考、讨论、分析原因，自己总结得出结论。学生在获取知识的过程中，领会物理学的研究方法，同时得到科学思维方法的训练。
六、说教学过程
1、引入新课：
看录像导入摩擦力，通过两个视频对比，让学生了解摩擦力与我们的生活息息相关，激发他们学习摩擦力的好奇心和强烈的求知欲。让学生举出生活中摩擦力的例子，体现物理来源于生活并能应用于生活教学理念。
2、探究摩擦力：
（1）先让学生通过实验感受摩擦力的存在
师生共同做如下实验：
①小木块从倾斜的木板上滑下后在水平方向上运动一段距离后静止。
②将一纸条夹入书中向外拉。
③将手平放在桌面上向前推（在部分学生手上涂洗洁精）
让学生主动参与，成为学习主体，在体验中激发学生学习兴趣，并在动手中开始思考摩擦现象，为下面的探究打基础。
在上面实验的基础上，老师引导学生从例子中找寻它们的共同特征，并用自己的语言表述，得出摩擦力的概念和产生条件。学生通过对上面实验的研究、讨论、分析得到摩擦力的方向，从而突破本节课的难点。
（2）探究滑动摩擦力大小的影响因素
学生动手体验摩擦力的大小，老师引导学生，摩擦力大小的影响因素要通过实验来探究。
再现物理实验探究的流程：提出问题——讨论猜想——设计实验——验证猜想——分析总结归纳。老师要求每小组将自己的探究过程、注意事项、成果及存在问题写成实验报告并向全班汇报。在讨论过程中，要求是设计 的实验方案一定要是科学的；通过相互交流，发现其它小组设计的优点和缺点，可强化学生的发散思维，这是创新思维和创新能力培养的前提。通过探究实验培养学生设计实验的能力，动手操作能力，尊重实验结果。
通过探究得到滑动摩擦力与压力成正比F＝μFN
F为滑动摩擦力，FN为压力（对物表面的垂直作用力），μ为动摩擦因数。
通过实验我们还得知动摩擦因数μ的数值与相互接触的材料、接触面的`粗糙程度有关（课件给出几种材料间的动摩擦因数）。
通过思考题的设置，不仅对上节课的静摩擦力进行了复习，而且更加深了学生对这节课的理解，使学生对摩擦力有进一步的认识。
最后老师有针对性的整理网络上的相关资料，不仅可以扩展学生的视野而且会进一步激发学生的兴趣（想将来有一天找出摩擦力的本质），培养学生热爱科学，勇于探求的精神。
篇8：滑动摩擦力实验改进实例
关于滑动摩擦力的教学却是初中物理教学中一个难点和重点。摩擦力是初中物理力学中的最基础的知识, 是力学中重要的台阶, 滑动摩擦力对于物体的受力分析以及作力的示意图都很重要。它是今后学习运动和力、二力平衡、压强、浮力等概念规律的基础。
现使用的人教版物理教材中八年级下册第八章第三节的内容为摩擦力, 在该章节中有一个重要的实验研究“影响滑动摩擦力大小的因素”。本实验的核心内容是:用测力计测出滑动摩擦力。实验方案的思想是:通过控制变量法测出滑动摩擦力, 即在研究多因素问题时只改变多因素中的y一个量, 而控制其他的量不变。从而探究得出影响滑动摩擦力大小的因素。
实验中要测出滑动摩擦力的原理是根据二力平衡的知识, 让测力计水平拉动木块作匀速直线运动。由于二力平衡弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力大小。这样当指针示数稳定时, 弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。多数教师在处理本节教材时, 都有一种感觉:若按照所使用的人教版教材上的实验装置和步骤做实验, 不仅操作过程中难度比较大, 而且实验误差大, 以至通过实验得出的结果与理论相反。这样就迫使我们去寻找更好的方法来做该实验, 从而得到更加准确地实验结果。
一、实验存在的问题
课改后, 关于人教版物理教材中探究滑动摩擦力大小的影响因素实验有两个版本。鉴于原人教版中实验存在瑕疵, 才出现了现行物理教材中的实验改版。
该实验的实验原理为由于弹簧测力计的拉动下木块做匀速直线运动, 处于平衡状态。此时根据二力平衡, 弹簧测力计的示数就是木块所受到的滑动摩擦力的大小。因此探究“影响滑动摩擦力大小因素”实验是否成功, 其关键在于弹簧测力计的拉力作用下木块能否作匀速直线运动。实验时误差产生的两个原因就是:一是不易在让木块做匀速直线运动;二是弹簧测力计的读数不准确。 (如果无法保证弹簧测力计做匀速直线运动, 那么弹簧测力计的示数也就不稳定;还有一个方面接触面较为粗糙, 用测力计拉动木块运动时, 弹簧测力计本身在运动, 不是处于静止状态的弹簧测力计的示数在不同的时刻有变化。这两个方面的原因使弹簧测力计的示数不可靠。) 课本的实验中这两个问题都没有得到解决。一方面课本中是直接用手拉动弹簧测力计的, 人为因素的影响很难使木块一直做匀速直线运动, 这样弹簧测力计的示数就不能代表滑动摩擦力的大小;另一方面一直处于运动状态的弹簧测力计的示数可靠性也不高。这样两方面的原因是实验的结果并不可靠。
人教版的实验如此, 但老师在实际的教学中、和学生的交流中、在大小的考试中碰到的关于影响滑动摩擦力大小因素的问题却不能如此解决。老师严谨的实验态度, 学生关于实验的提问和设计, 考试里关于实验设计的探究等都逼迫老师进行滑动摩擦力实验改进。
二、部分改进的方案
近年来, 随着实验条件的改善、教改的深入, 一些富有时代特色的“滑动摩擦力测量的实验”层出不穷, 本文将收集到的一些有代表性的方案进行介绍。
方法一
原理:使木块在绳子的拉力下做匀速直线运动, 木块处于平衡状态。根据二力平衡, 木块在木板上受到的滑动摩擦力的大小就等于绳子的拉力。而砝码和砝码盘也处于平衡状态, 根据二力平衡绳子的拉力等于砝码和砝码盘的重力。这样测得砝码盘和砝码的重力就能够知道木块所受到的滑动摩擦力的大小。
方法描述:如图, 把长木板放在水平桌面上, 通过滑轮连接砝码和砝码盘。往砝码盘中加砝码, 在过程中调节, 加减砝码一直到手推一下摩擦块后, 木块刚好能够在长木板上做匀速直线运动。匀速直线运动处于平衡状态, 根据二力平衡, 此时摩擦力的大小等于砝码盘和砝码的总重。
优点:这样的设计或许能得到摩擦块的匀速直线运动, 利用木块的重力拉动木块比直接用手更加稳定。利用重力等于摩擦力避免了使用弹簧测力计读数不稳定带来的误差。
缺点:调节过程比较繁琐, 况且寻找合适的砝码组合让摩擦块做匀速直线运动也不是很容易。滑轮有一定的摩擦力对实验也有一定影响。另外, 如何判断摩擦块的匀速直线运动也是我们肉眼进行判断的一个不好控制的环节。
方法二
原理:在水和水桶的重力的作用下使物体做匀速直线运动。匀速直线运动的物体处于平衡状态, 物体受到的滑动摩擦力等于水和水桶的重力。用弹簧测力计测出水和水桶的重力就可以知道物体所受到的滑动摩擦力的大小。
方法描述:在方法一的基础上改进。实验装置如图, 在实验时, 往小桶中加入适量的水。使木板为水平状态, 在往小桶中用胶头滴管滴入少量的水, 直到物体木块开始做匀速直线运动。根据二力平衡, 木块所受到的摩擦力的大小等于水桶和水的总重力。
优点:更容易使木块匀速直线运动。胶头滴管的使用能够使调节更加精确。木块受到的滑动摩擦力的大小就可以通过测桶和水的重力知道。
缺点:同样不好判定木块是否在长木板上做匀速直线运动, 滑轮有一定的摩擦力会对实验结果造成影响
方法三
原理:利在水和水桶的重力的作用下使物体做匀速直线运动。匀速直线运动的物体处于平衡状态, 物体受到的滑动摩擦力大小就等于水和水桶的重力。由于在实验二中, 学生不好判断木块是否在做匀速直线运动, 从而对实验产生了一定的影响。该实验的改进之处就是增加一个小的装置, 用来判别木块是否在做匀速直线运动。该判别器的构造如下 (1) 轻质指针, 用铝箔套或者轻质指针套着的大头针作为指针的轻轴; (2) 弧形标尺, 用画上均匀刻度的白色硬纸板的等物品做成; (3) 支架。
方法描述:如图所示的装置中, 使木板为水平状态。不断调节砝码盘中砝码的量直到木块可以做匀速直线运动为止。并且利用判别器判断木块在滑动过程中是否一直在做匀速直线运动, 即判断指针的位置是否不变。木块做匀速直线运动, 处于平衡状态。根据二力平衡, 木块所受到的摩擦力大小就等于砝码和砝码盘的重力。砝码和砝码盘的重力可以通过弹簧测力计得出。
优点:实验时, 用小指针位置的是否改变去判断木块是否在做匀速直线运动。因为物体在做匀速直线运动, 根据二力平衡, 木块所受到的摩擦力大小就等于砝码和砝码盘的总重力。上述改进给我们的启示是:实验的操作难度降低了, 系统误差减小了, 可观测性提髙了, 数据采集精准了, 实验者可以更加顺利地完成教学中的任务。
缺点:判别器本身存在一定的误差对判别木块是否做匀速直线运动存在一定的影响。定滑轮的摩擦也会带来一定的误差, 教师自己动手制作该实验装置也存在一定的难度。
方法四
原理:在书本上的实验中让弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动, 弹簧测力计处于运动状态中, 这样给弹簧测力计的读数带来了一定的误差。为了使弹簧测力计的读数准确, 在实验过程中应该尽量保证滑动弹簧测力计静止。而摩擦力产生的条件之一就是要是木块与长木板之间发生相对运动, 而木块与弹簧测力计相对于地面要保持静止, 可以抽动木块下方的长木板。这样既保证了木块与长木板之间发生了相对运动, 有使弹簧测力计相对于地面保持静止状态。在长木板的作用下, 使木块相对于长木板向左运动, 相对于地面静止, 木块处于平衡状态。根据二力平衡, 木块所受到的滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。
方法描述:实验装置如图, 将弹簧测力计的一端固定住, 另一端勾着小木块。使位于木块下方的长木板向右运动, 木块就相对于长木板做水平向左运动, 木块所受到的滑动摩擦力方向水平向右, 与相对运动方向相反。木块相对于地面保持静止。木块处于平衡状态, 根据水平方向上的二力平衡, 弹簧测力计的示数大小就是木块所受到的滑动摩擦力的大小。
优点:如图装置所测到的滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关, 不需要匀速拉动木板, 木块和他弹簧测力计处于静止状态, 操作比较容易;同时测力计相对静止, 容易读数。
缺点:此法是目前老师教学中采取的方法之一, 但对于才接触力学时间不长的初二学生来讲理解却不是很容易, 刚接触到二力平衡, 此时要用二力平衡以及作用力与反作用力结合分析。并且接触面粗糙, 拉动时弹簧测力计的读数不稳定。弹簧测力计悬空, 弹簧自身的重力对弹簧测力计的读数有一定的影响。
三、感悟
很多时候, 我们做实验只是按照书本上既定的模式去做, 可在实验过程中的不顺利以及实验结果的不准确迫使我们去想更多的改进方法。正如在这个实验中, 弹簧测力计读数的影响以及很难保证木板在手拉动下去做匀速直线运动。这两个大的缺陷让教师们去寻找更多更好的方法, 也许在这个过程中遇到了很多的困难, 花费了很多的时间。但看到一个个好的方法呈现在我们面前, 实验做出来的效果更好, 我们便觉得一切都很值得。