兩種摩擦力實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、兩種摩擦力實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （一）、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)1、摩擦力演示滑塊靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的實(shí)驗(yàn)演示裝置（1）結(jié)構(gòu)        其結(jié)構(gòu)如上圖所示，主要由大滑塊、小滑塊、兩個(gè)掛鉤、帶觸點(diǎn)的彈性金屬片、 紅色和綠色指示燈（也可以用發(fā)光二極管來(lái)代替小燈），電池或電池組。在中空的大滑塊與內(nèi)部的小滑塊之間通過(guò)絞連相連接，小滑塊底部略突出，與接觸面直接接觸，當(dāng)兩部分有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈性金屬片受到擠壓，使電路部分接通。外部開(kāi)有兩個(gè)箭頭形的指示窗口（如外形圖所示），右上角是內(nèi)部電路原理圖，是由兩個(gè)發(fā)光二

2、極管組成的并聯(lián)電路，由彈性金屬片組成開(kāi)關(guān)K1、 K2，（在不受擠壓時(shí)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)）。（2）工作原理：        當(dāng)把整個(gè)裝置靜止放置在水平面上時(shí)，開(kāi)關(guān)K1、 K2處于斷開(kāi)狀態(tài)，小燈L1、L2不發(fā)光，箭頭窗口不指示，當(dāng)向右拉動(dòng)大滑塊時(shí)，小滑塊底部受到向左的摩擦力，此時(shí)小滑塊還沒(méi)動(dòng)而大滑塊有向右的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，左側(cè)開(kāi)關(guān)K1受到擠壓而接通，指示燈亮，顯示箭頭表示摩擦力向左；當(dāng)向左拉動(dòng)滑塊時(shí)，同理，開(kāi)關(guān)K2因受到擠壓而接通，小燈指示箭頭向右，表示受到了向右的摩擦力。   

3、0;  此裝置不僅可以指示滑動(dòng)摩擦力的方向，也可以指示靜摩擦力的方向。 2、傳送帶裝置       如圖所示如圖，是在支架上固定兩個(gè)木質(zhì)滾輪，（輪子要保證能靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)），在輪子上套一個(gè)閉合的傳送帶。裝有搖把，可以用手轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，帶動(dòng)傳送帶順時(shí)或逆時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以隨意改變的轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。以此來(lái)研究在放在傳送帶上的物體所受到的摩擦力（結(jié)構(gòu)和原理如下圖所示）。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景       摩擦力是學(xué)生在初中就學(xué)過(guò)的內(nèi)容，但在實(shí)際判斷中，學(xué)生存在一定的困難，這關(guān)鍵在于

4、，缺少較為形象的物理模型。因而學(xué)生不能把理論與實(shí)際情境聯(lián)系起來(lái)，在學(xué)生中往往存在一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，例如，摩擦力是否一定是阻力？是否只有靜止的物體才受靜摩擦力？對(duì)于這樣的問(wèn)題，如果沒(méi)有有效的實(shí)驗(yàn)來(lái)創(chuàng)設(shè)情景，學(xué)生難以有更深刻的理解。一般地，很多老師是用一把毛刷，根據(jù)在運(yùn)動(dòng)中刷毛的倒伏來(lái)形象地反映摩擦力的方向與動(dòng)動(dòng)運(yùn)趨勢(shì)方向之間的關(guān)系。但是在實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)象還是不夠明顯，不能給學(xué)生留下深刻的印象。用摩擦力演示器則能更好地來(lái)演示這兩種摩擦力。（二）、實(shí)驗(yàn)方法（或?qū)嶒?yàn)過(guò)程）（1）滑動(dòng)摩擦力演示實(shí)驗(yàn)：如圖是一個(gè)斜面和一段水平面連接組成的軌道，使一個(gè)小木塊從頂端滑下，由學(xué)生來(lái)分析小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力情況。整個(gè)裝置

5、上表面最好做得稍光滑一些，以便使木塊在水平部分滑動(dòng)的距離遠(yuǎn)一些，效果更明顯一些。       如果實(shí)驗(yàn)中所釋放的不是普通木塊，而是前面所述的摩擦力演示器，則可以在觀察現(xiàn)象的同時(shí)更可以從指示燈的發(fā)光情況，體會(huì)滑動(dòng)摩擦力的方向變化。這樣會(huì)給學(xué)生留下很深刻的印象。（2）靜摩擦力       對(duì)于靜摩擦力概念的引入，以往的實(shí)驗(yàn)是由一位同學(xué)用力推桌子，而桌子沒(méi)動(dòng)，表明在桌子與地面之間存在靜摩擦力。這種方法也被很多教師所采用，可是實(shí)驗(yàn)完畢，學(xué)生對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨的理解依然較模糊。我

6、采用以下實(shí)驗(yàn)方法：      如下圖，取一長(zhǎng)木板放置在水平桌面上，將前面所述的摩擦力演示滑塊放在長(zhǎng)木板上，通過(guò)定滑輪用細(xì)繩與彈簧秤相連接，彈簧秤則豎直懸掛在鐵架臺(tái)上（彈簧秤宜采用刻度較大的演示用彈簧秤，便于大部分同學(xué)都能看清刻度的變化）。         實(shí)驗(yàn)時(shí)最好是在滑塊上放置一定重量的鉤碼，這樣可以保證拉動(dòng)木板時(shí)滑塊不會(huì)立即運(yùn)動(dòng)，向右一邊拉動(dòng)木板一邊讓前面的同學(xué)讀出數(shù)據(jù)。同學(xué)們會(huì)清楚地看到剛開(kāi)始時(shí)有拉力而滑塊卻沒(méi)滑動(dòng)，表明存在靜摩擦力，此時(shí)指示燈顯示摩擦力方向向

7、右。隨著拉力增大滑塊開(kāi)始滑動(dòng)，表明二者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)存在滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)指示燈顯示摩擦力方向仍然向右。（三）實(shí)驗(yàn)效果       通過(guò)以上的裝置，不僅可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更形象直觀，而且在有關(guān)傳送帶摩擦力問(wèn)題上得到很好的應(yīng)用。一個(gè)物體放在傳送帶上，隨傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，物體與傳送帶之間的摩擦力情況是怎樣的呢？對(duì)于這類問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，學(xué)生往往存在一定的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置可以很好地使這一難點(diǎn)得以突破。為此，我設(shè)計(jì)丁一個(gè)小的傳送帶裝置。       使用時(shí)把傳送帶底座放置在水平桌面上（如

8、下圖所示），在旁邊擺放一個(gè)斜面體，斜面的末端與傳送帶表面處于同一高度，且未端保持水平。 演示1：  將摩擦力演示滑塊（以下簡(jiǎn)稱滑塊），從斜面上某一高度釋放，使其沿斜面滑下，并落到靜止傳送帶上，此時(shí)，傳送帶對(duì)滑塊形成阻礙，指示燈顯示摩擦力方向向左。如果傳送帶不是靜止，而是以較慢的速度轉(zhuǎn)運(yùn)，則滑塊滑下時(shí)，摩擦力指示方向仍向左。表明：當(dāng)滑塊的速度大于傳送帶運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，滑塊受到阻礙，所受的滑動(dòng)摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反。演示2：使傳送帶以一定速度緩慢勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將滑塊從斜面上一定高度滑下，當(dāng)滑塊的末速度與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度恰好相等時(shí)，指示燈不亮，表明當(dāng)物體既沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)又無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，與傳送帶間無(wú)摩擦力。演示3：使傳送帶保持勻速運(yùn)動(dòng)，滑塊從比剛才位置更高的位置滑下，此時(shí)滑塊速度大于上一實(shí)驗(yàn)中的速度。當(dāng)接觸傳送帶時(shí)，此時(shí)，指示燈顯示摩擦力方向向左。表明當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度大于傳送帶速度時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向向右，滑塊受到的摩擦力向左。同時(shí)可觀察到當(dāng)滑塊剛接觸到傳送帶時(shí)摩擦