自制教具探究影響滑動摩擦力大小的因素

1、初中物理摩擦力實驗教具的改進與創(chuàng)新【摘要】：本實驗是八年級物理第八章第三節(jié)摩擦力中的重要實 驗，旨在通過利用二力平衡知識和控制變量法引導(dǎo)學(xué)生自主探究影 響滑動摩擦力的大小的因素：滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度 和壓力的大小有關(guān)；且滑動摩擦力大小與速度大小、接觸面積大小 無關(guān)。但是在課堂教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)實驗中存在彈簧測力計示 數(shù)不穩(wěn)定、實驗效果不直觀、對比性不強、浪費時間等諸多不足之 處，不能很好的演示實驗效果。經(jīng)過改進和創(chuàng)新教具，彌補了這些 不足，實驗的效果大大增強、更能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣和探究能力?！娟P(guān)鍵詞】：滑動摩擦力實驗 教具 改進創(chuàng)新1、引言本節(jié)內(nèi)容是初中物理中的重要內(nèi)容，學(xué)生對

2、該內(nèi)容學(xué)習的好壞 將直接影響到許多力學(xué)問題的理解和處理。傳統(tǒng)探究實驗中，是手 拉著彈簧測力計牽引實驗?zāi)緣K分別在木板、棉布、毛巾的表面做勻 速直線運動，通過觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)，探究接觸面的粗 糙程度對滑動摩擦力的影響；通過在實驗?zāi)緣K上加不同數(shù)量的鉤碼 來探究壓力大小對滑動摩擦力的影響。2、設(shè)計思路2.1、傳統(tǒng)實驗教具的不足（1）實驗中要用手拉著彈簧測力計牽引木塊做勻速直線運動并讀取 示數(shù)，實際操作很不穩(wěn)定，導(dǎo)致彈簧測力計示數(shù)忽大忽小。（2）為了驗證接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的影響，要先后進行 3次實驗，記錄下3次數(shù)據(jù)，耗時長，對比性不強。（3）傳統(tǒng)實驗太過于簡單，不能展現(xiàn)出滑動摩擦力大

3、小與速度大小、 接觸面面積大小無關(guān)的實驗效果。2.2、同行改進實驗教具的不足通過與本地物理教師的交流以及網(wǎng)絡(luò)資源的查詢，發(fā)現(xiàn)有很多 物理教師也發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)實驗的不足之處，也進行了相應(yīng)的改進。但 綜合評判之后我認為同行們的改進實驗仍然有不足之處，還需要改 進實驗教具。（1）為了使讀數(shù)穩(wěn)定，很多同行棄用了彈簧測力計，改用了電子測力計，雖然達到了便于讀數(shù)的效果，但是背離了課標：“學(xué)生會讀取和使用彈簧測力計”的要求。（2）有的同行為了達到勻速的效果，通過安裝馬達裝置拉動木塊勻 速運動，雖然勻速效果達到了，但是實驗過程中幾乎完全沒有學(xué)生 和老師的參與，失去了實驗的參與度和趣味性。（3）很多同行為了使實驗教

4、具更美觀，添加了很多的開關(guān)、按鈕等， 導(dǎo)致造價太高，課堂中很難推廣，實用性不大。有的同行改進后的 教具是“一次性”的效果，使用的時候很方便，但是不利于重復(fù)利用，也不美觀。針對這些不足，我創(chuàng)新改進了該實驗的實驗教具。3、實驗器材與制作3.1實驗器材：30*50*2公分木板2塊；5*50*2公分木板2塊；小木 塊若干個；30*5*2公分木板2塊；滑輪3個；彈簧測力計3個；金 屬支架2套，標準實驗?zāi)緣K3個；裁剪好的7*50公分的毛巾和棉布 各一條：雙面膠1卷，鉤碼一盒，細繩一卷，玻璃膠一盒，釘子若 干。3.2制作方法（1）先將2塊5*50*2公分的木板和1塊30*5*2公分的木板用玻璃膠和釘子組裝起

5、來，釘帽朝內(nèi)，做到美觀大方，在組裝起來的長方 體空心裝置的下面四周訂上突出3公分左右的木板。將兩個小木塊釘在30*50*2公分的長的兩側(cè)靠近邊緣的位置。在木塊垂直的突出木板位置規(guī)則安裝3個定滑輪，距離相等，要超過實驗?zāi)景宓膶挾?。?）將1塊30*5*2公分的木板和1塊30*50*2公分的木板組裝起 來，作為活動模板使用。（3） 通過兩套金屬支架將長方體實驗裝置和另1塊30*50*2公分的 木板組裝起來。（4） 對照定滑輪的位置在垂直正面對人的木板上安裝3個彈簧測力 計，使彈簧測力計固定在木板上。（5）在活動木板的一面從左至右依次不貼、貼上布條、毛巾。用繩 子將彈簧測力計和定滑輪、實驗?zāi)緣K連接起

6、來，使彈簧測力計、定 滑輪、實驗?zāi)景逶谝粭l直線上、且直線通過鋪設(shè)活動木板表面的中 央。制作好的實驗教具如圖1所示欝動腭療力的因素圖14、使用方法（1）勻速抽動鋪設(shè)三個不同表面的活動木板，觀察彈簧測力計的示 數(shù)，實驗裝置準確的展現(xiàn)出接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的影響。（2）翻轉(zhuǎn)活動木板，使純木板的一面朝上，在三個實驗?zāi)緣K上加上 不同數(shù)量的鉤碼，驗證滑動摩擦力與接觸面所受壓力的關(guān)系。（3）通過用不同的速度拉活動木板，驗證滑動摩擦力與物體運動速 度無關(guān)。（4）將3個實驗?zāi)緣K分別橫放、側(cè)放和豎放，使接觸面面積不同， 勻速拉動活動木板，驗證滑動摩擦力與物體接觸面積無關(guān)。5、教具優(yōu)點（1）靜態(tài)讀數(shù)PK動態(tài)

7、讀數(shù)，更科學(xué)傳統(tǒng)的實驗方法如圖2是用手拉著彈簧測力計使實驗?zāi)緣K做勻速直線運動，通過彈簧測力計示數(shù)來讀取摩擦力的大小， 實驗過程很 難操作，因為無法保證勻速直線運動，實驗中彈簧測力計的示數(shù)容易 變化，會忽大忽小，示數(shù)不穩(wěn)定也會給讀數(shù)帶來一定的困難。改進后的實驗器材如圖3,將彈簧測力計固定，只需拉動木塊下 方活動木板，使小車與活動木板發(fā)生相對運動， 將被研究物體由運動 改為靜止，實現(xiàn)了由動態(tài)讀數(shù)向靜態(tài)讀數(shù)的轉(zhuǎn)換， 實驗讀數(shù)更穩(wěn)定準（2）、一次實驗PK三次實驗，更高效傳統(tǒng)實驗如圖4,分前后三次在不同表面進行實驗、三次實驗間隔時間長、不能很好的對比實驗。改進后的實驗教具，通過在活 動木板的一面同時鋪設(shè)

8、木板、棉布、毛巾三個表面，使傳統(tǒng)實驗中 三個前后進行的實驗得以同時進行。同理，傳統(tǒng)實驗中是通過添加 不同數(shù)量的鉤碼分兩次實驗來探究壓力大小對滑動摩擦力的影響， 改進后實驗教具同樣可以通過一次實驗來完成，而且效果更好，對 比性更強。例如改進后的實驗如圖5,使傳統(tǒng)實驗中三個前后進行的實驗數(shù)值得以同時體現(xiàn)、大大提高了實驗的直觀性、增強了對比性，同 時也節(jié)約了時間，準確的展現(xiàn)出接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的 影響。圖5（3）、全面論證PK片面講解，更服眾傳統(tǒng)實驗沒有探究速度和接觸面面積對滑動摩擦力大小是否有影 響，造成了實驗中的空白。改進后的教具，把活動木板翻轉(zhuǎn)，即接觸 面同為木板，通過控制變量，用不

9、同速度拉動木板，驗證滑動摩擦力 的大小與運動速度無關(guān)。同理，也可以通過平放、側(cè)放、豎放牽引小車的方式來驗證滑動摩擦力大小與接觸面面積大小無關(guān)于-+ U-T*傳統(tǒng)實驗圖6(4)美觀易攜PK簡陋笨重，易推廣改進后的實驗教具一體化，美觀大方，整體外觀是一個手提式 箱子，實驗時立體直觀，實驗數(shù)據(jù)一目了然，可操作性非常強，且 實驗后可把所有實驗用具裝入箱體之內(nèi)， 方便攜帶。且單體造價100 元左右，批量造價應(yīng)該更低。相對于傳統(tǒng)實驗教具來說更美觀、可 重復(fù)利用，有推廣使用的價值。6、啟示時代在發(fā)展，社會在進步，我們一線教師對課堂教學(xué)和實驗教 具也有了更多思考和探索，通過自己親手制作的實驗教具，完美的 映射到自己的實驗器具上，讓課堂更高效，學(xué)生更好的理解和掌握 知識。同時，在制作實驗教具的過程中，更深刻的感受到前輩們探索研究的不易，自己對相關(guān)知識的理解更加深刻。多年的教學(xué)