“動態(tài)平衡條件下測力實驗”再探究.doc

“動態(tài)平衡條件下測力實驗”再探究 甘肅省合水縣樂蟠初中(745400)趙信智 1分子力實驗 高中物理課本中有關分子力的小實驗，其表述是： 用細線把很干凈的玻璃板吊在彈簧秤下面，記下彈簧秤的示數(shù)。使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如圖1所示，彈簧秤的示數(shù)有什么變化？解釋產(chǎn)生這個變化的原因？筆者通過多次實驗難以觀察彈簧秤的示數(shù)變化，并且不能準確測量分子力的大小。 1.1不能準確測量力的原因 （1）用手通過彈簧秤拉玻璃板，是一種動態(tài)平衡條件下測力大小實驗，彈簧秤示數(shù)時刻在變化。 （2）讀數(shù)的大小并不能保證就是玻璃板將要離開水面時的受力大小。 （3）玻璃板離開水面時，極易使水面產(chǎn)生波動會影響實驗結果。 1.2改進實驗 1.2.1實驗裝置 實驗裝置如圖2所示。 1.2.2操作過程 把彈簧秤A懸掛在天花板上，毛玻璃板B重1N，長4cm寬3cm，用細線系好掛在彈簧秤A的掛鉤上，D為帶有支管的玻璃缸，C為能夠控制水流速度的開關，E為大燒杯。先關閉C，向玻璃缸中注滿水，將玻璃板斜插入水中，沒入水下1cm左右，調節(jié)細線使毛玻璃板水平，并將細線上端與彈簧秤A的掛鉤固定，打開開關，使水緩緩流向E，隨時控制流速。 1.2.3實驗結果 實驗中發(fā)現(xiàn)玻璃板淹沒在水中時，彈簧秤示數(shù)0.5N；當玻璃板開始露出水面時，彈簧秤示數(shù)逐漸增大；當彈簧秤示數(shù)達到1N時并不停止，仍然隨著水面下降而增大；毛玻璃板即將脫離水面時，彈簧稱示數(shù)最大為2.5N;隨后玻璃板脫離水面，彈簧秤示數(shù)很快恢復為1N。 1.2.4實驗分析 玻璃板離開水面后，可看到板下表面有水珠，說明外力克服分子間引力而造成拉力大于玻璃板的重力。 1.2.5注意事項 （1）為了保證彈簧秤不晃動，將彈簧秤上端固定。 （2）為了保證玻璃板水平，應將四端繩子上端固定。 （3）為了防止玻璃板下有氣泡，應將玻璃板斜插入水中。 1.3實驗優(yōu)點 （1）采用改進后的裝置，通過水位下降使玻璃板與水面分離時，保證玻璃板水平。 （2）保證了彈簧秤不移動，并且控制水面穩(wěn)定下降，減少了水面波動對實驗的數(shù)據(jù)影響。 （3）玻璃板受力平衡時，停留時間較長，保證了讀數(shù)的準確性。 2摩擦力實驗 2.1教材實驗 初中物理9年級“研究滑動摩擦力大小與那些因素有關”的實驗裝置，如圖3所示。其操作為：用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板滑動，從而測出木塊與長木板之間的摩擦力；改變放在木塊上的砝碼，來改變木塊與長木板之間的壓力；把毛巾、棉布等鋪在長木板上，從而改變接觸面的粗糙程度，最后得出結論。 2.2存在的問題 這個實驗看起來容易，但實際操作過程中存在3個問題：用力拉滑塊很難保證勻速直線運動;確保彈簧秤拉木塊始終水平有難度；木塊運動過程中很難保證讀數(shù)準確。對此筆者提出改進意見。 2.3改進實驗 2.3.1實驗裝置 實驗裝置如圖4所示。 2.3.2操作過程 將物塊B掛在彈簧測力計A的掛鉤上，并將彈簧測力計A右端固定。長木板C與砝碼盤D通過繩子連接，給砝碼盤D中加入砝碼，使長木板C可以運動起來為止，讀出彈簧測力計A的示數(shù)，即為滑塊受到的摩擦力大小。 2.3.3注意事項 （1）為了消除由于彈簧測力計的重力對摩擦力大小的影響，可以將彈簧測力計右端固定，以保證測力計水平。 （2）調整長木板和定滑輪的高度，以確保水平拉動長木板。 2.4實驗優(yōu)點 （1）采用改進后的實驗裝置，確保彈簧測力計拉動木塊始終水平。 （2）本實驗是根據(jù)二力平衡原理設計的，木板達到靜態(tài)平衡的時間較長，確保讀數(shù)準確。 （3）根據(jù)滑動摩擦力產(chǎn)生的條件和牛頓第三定律，長木板上表面和木塊下表面有摩擦力存在，木塊水平方向上就受到滑動摩擦力和測力計的拉力，而木塊始終保持靜止，測力計的示數(shù)就是摩擦力的大小。采用這樣的裝置，變動態(tài)平衡為靜態(tài)平衡，就不需要考慮長木板是否勻速運動。 2.5小結 為了使實驗現(xiàn)象明顯，性能穩(wěn)定，易操作、易觀察，筆者在實驗器材上做了許多工作。為了增強測力計的顯示