靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力探究

1、基于PASCO 數(shù)字式手持技術(shù)的物理探究案例實(shí)驗(yàn)1 靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力探究對應(yīng)課標(biāo)內(nèi)容：必修1對應(yīng)教材內(nèi)容：基本概念：摩擦力、相對運(yùn)動(dòng)、相對運(yùn)動(dòng)趨勢實(shí)驗(yàn)時(shí)間：40分鐘【知識(shí)背景】當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)或有相對滑動(dòng)趨勢時(shí), 在這兩個(gè)物體的接觸面上就會(huì)產(chǎn)生阻礙物體間作相對滑動(dòng)的力, 這種力就是摩擦力。當(dāng)物體有滑動(dòng)趨勢但尚未滑動(dòng)時(shí), 作用在物體上的摩擦力稱為靜摩擦力。當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面上作相對滑動(dòng)時(shí), 在接觸面上所產(chǎn)生的摩擦力, 稱為滑動(dòng)摩擦力。最大靜摩擦力拉力*靜摩擦系數(shù)。靜摩擦力的大小與外力的大小相等, 而方向相反?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備】1、力傳感器(PS-2104)2、數(shù)據(jù)采集器接

2、口：任選USB連接器（ PS-2001）、數(shù)據(jù)采集器Xplorer（PS-2000）、多通道數(shù)據(jù)采集器Power Link (PS-2001)或圖形數(shù)據(jù)采集器Xplorer GLX（PS-2002） 3、帶USB接口的電腦（已經(jīng)安裝Datastudio軟件）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄孔畲箪o摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系【材料器具】木塊、砝碼、細(xì)繩【實(shí)驗(yàn)原理】用Pasco力傳感器緩慢拉動(dòng)木塊，使木塊由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，觀察摩擦力大小的變化情況。【實(shí)驗(yàn)預(yù)測】1最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力有什么關(guān)系？木塊從靜止?fàn)顟B(tài)到滑動(dòng)前瞬間，受力圖像將如何變化？2木塊從滑動(dòng)的瞬間到勻速直線運(yùn)動(dòng)過程中，圖像又將如何變化？安全準(zhǔn)

3、備1、 遵守實(shí)驗(yàn)室章程2、 不要讓水濺到接線板、電腦、鍵盤和采集器等設(shè)備上。【參考步驟】軟件設(shè)置1、 將圖形數(shù)據(jù)采集器的接口和電腦的USB 接口相連接。2、 將運(yùn)動(dòng)傳感器和力傳感器和圖形數(shù)據(jù)采集器的接口相連接，Datastudio將自動(dòng)啟動(dòng)。3、 選擇啟動(dòng)Datastudio裝備設(shè)置4、 啟動(dòng)DataStudio軟件創(chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，單擊“”按鈕設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)，彈出實(shí)驗(yàn)設(shè)置窗口。在左下角的“測量”卡片上勾選“力，拉正”，并把采樣率增加至50Hz?！緦?shí)驗(yàn)探究】當(dāng)我們用力輕推一個(gè)放在水平桌面上的物體時(shí), 物體沒有沿桌面滑動(dòng), 而僅有滑動(dòng)的趨勢。物體不滑動(dòng), 是由于在水平方向上, 物體除了受到推力

4、以外, 還受到一個(gè)與推力大小相等、方向相反的靜摩擦力的作用。這兩個(gè)力的合力為零, 所以物體保持靜止。當(dāng)推力增大時(shí), 靜摩擦力也隨著增大, 直到靜摩擦力增大到最大值, 若再繼續(xù)增大推力, 物體就開始在桌面上滑動(dòng)了?！緟⒖疾襟E】1、把木塊放在桌面上，通過細(xì)繩與力傳感器上的掛鉤相連。2、打開數(shù)據(jù)采集器電源，把Pasco力傳感器接上數(shù)據(jù)采集器，然后將數(shù)據(jù)采集器連接到電腦USB接口。3、在力傳感器沒有受力的情況下，按下表面上的“ZERO”清零按鈕，然后單擊“”按鈕開始采集數(shù)據(jù)。緩慢拉動(dòng)木塊，注意施力由小到大，然后勻速運(yùn)動(dòng)一段距離。單擊“”按鈕結(jié)束數(shù)據(jù)采集。4、往木塊上添加砝碼改變被牽引物體質(zhì)量，重復(fù)步驟

5、4，再做2-5組實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)分析圖表上顯示了“運(yùn)行1”、“運(yùn)行2”和“運(yùn)行3”三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。選擇其中一組作分析。在工具欄點(diǎn)擊（數(shù)據(jù)）按鈕，在下拉列表中只勾選“運(yùn)行2”。從運(yùn)行2數(shù)據(jù)中，我們可以看出，摩擦力由零開始增加至最大值，這段拉力曲線與靜摩擦力相等。曲線達(dá)到最高點(diǎn)后立即下降然后趨于平緩，這段拉曲線與滑動(dòng)摩擦力相等。1分析最大靜摩擦力在工具欄中，點(diǎn)擊（智能工具）按鈕，在圖表中出現(xiàn)虛線坐標(biāo)，把鼠標(biāo)移到坐標(biāo)原點(diǎn)，待鼠標(biāo)變?yōu)樾螤?，按下左鍵不放，移動(dòng)到拉力曲線最高點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中，可見最大靜摩擦力為4.5牛。2分析滑動(dòng)摩擦力在圖表中，框選拉力較平均的數(shù)據(jù)點(diǎn)區(qū)域，然后在工具欄中，點(diǎn)擊（統(tǒng)計(jì)）按鈕，勾選“平均”，在圖表上會(huì)顯示出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)框。 在本實(shí)驗(yàn)中，可見滑動(dòng)摩擦力的平均值為2.6牛。所以，我們得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力基本保持不變。【實(shí)驗(yàn)拓展】1. 最大靜摩擦力和“接觸面性質(zhì)”有無關(guān)系？有關(guān) (改變不同