再谈“探究 滑动摩擦力大小”的实验

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根据《课程标准》里规定的“会测量力的大小”、“了解摩擦力”和“了解物体运动状态变化的原因”等“内容标准”，设计好“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验是十分重要的，现将我们的有关浅见简述如下，用以跟同行们交流与探讨，并期望得到各位师长的指教。

1、改配实验器材

⑶在长木板的背面，用稀水胶粘满两块撕成长方形的粗砂布，用以探究：“当压力一定时，滑动摩擦力的大小跟接触面的光滑（粗糙）程度有关”，替代课文里使用的毛巾或棉布。

2、完善实验步骤

⑴该实验的第一步是：“观察你使用的弹簧测力计，复述它的使用规则”；

⑵第二步是：“用手卡住弹簧测力计的外壳两侧，沿水平方向缓慢地拉动木块，使木块在水平长木板上匀速直线滑动”（注：“缓慢”是为了方便读数）。值得注意的是：常见课本里的如图1所示的插图，在水平方向上测力，决不允许“用手指勾住悬空的弹簧测力计的提环”！手指要卡在弹簧测力计外壳或面板的两侧，这样才能平衡弹簧测力计的重力、使弹簧的伸长跟拉力能在同一条直线上。另外，弹簧测力计的挂钩要通过一段短细线绳拉在木块的小环上。若把木块上拴细绳的小环、降低到跟平放的弹簧测力计的秤芯中心线等高，此时手指才可以勾住弹簧测力计的提环，拉着弹簧测力计在水平木板上滑动。

注：以上两步可以简述为：“用经过观察并校零的弹簧测力计，沿水平方向缓慢地拉动木块，使木块在水平长木板上匀速直线滑动”。其中：“沿水平方向拉”和“匀速直线滑动”是不可省略的！

3、改进实验方案

该实验的传统做法的主要缺点有：

⑴很难做到木块是匀速直线滑动的；

⑵由于弹簧测力计也做匀速直线运动，所以读数时很不方便：头部既要随着弹簧测力计匀速平移，又要确保视线始终都能正对刻线读数。

根据“相对运动原理”和“滑动摩擦力的大小跟滑动的速度的快慢无关”等，我们可以用手卡住弹簧测力计的外壳两侧不动，务使测力计的弹簧伸长方向（或“弹簧的轴线方向”），跟所测力的方向能在同一条水平直线上，此时再用另只手水平地拉动木板（即摩擦面物体），做匀速直线滑动即可。注：有的资料里介绍了、把悬空的弹簧测力计的提环固定，用手水平地拉动木板匀速直线滑动，因为这种做法不能平衡弹簧测力计的重力，所以是不可采用的！

⑶要突出“控制变量法”：

①木板正放时：是探究“接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力的关系”；

②木板反放时：是探究“压力一定时，滑动摩擦力跟接触面粗糙程度的关系”；

4、增加实验内容

为了验证学生的猜想，比如：摩擦力的大小可能“跟物体的接触面积”、“运动速度”等有关，我们增加实验内容有：

⑴改变木块跟长木板之间的接触面积（木块侧放即可）；

⑵改变木块的匀速直线的滑动速度；

⑶改变摩擦方式：用图2所示、安上4个小轮的方木块：或在长木板上面撒一些小米粒等；如果该实验的题目是：“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时，就没有此项探究内容了。

5、归纳实验结论

⑴影响滑动摩擦力大小有关的因素有：

①压力：接触面粗糙程度一定时，压力越大、滑动摩擦力越大；

②接触面的粗糙程度：压力一定时，接触面越粗糙、滑动摩擦力越大；

③依据学生的生活经验，在相同条件下，穿塑料底鞋比穿胶底鞋容易滑倒（登山活动最为明显），说明“滑动摩擦力的大小还跟接触面的材料本身性质有关”。

⑵跟滑动摩擦力大小无关的因素有：

①接触面积的大小；

②滑动速度的快慢等。

6、附注几点说明

⑴众所周知，由于摩擦力包括“滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力”；新教材改为“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关，使实验更具体目标更明确。

⑵由于初中物理此时还没有讲到“压力”，因此教师要适时给予点拨。要点拨的还有：

①滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对滑动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即滑动摩擦力不一定是阻力，它也可能是使物体运动的动力，要讲清楚“阻碍相对运动”是以相互接触的物体作为参照物的。

②弹簧测力计测出的是拉木块的力、而不是滑动摩擦力大小。当木块做匀速直线运动时，木块水平方向受到的拉力和木板对木块的滑动摩擦力就是一对平衡力。根据两力平衡条件，拉力就跟滑动摩擦力大小相等，所以测出的拉力也就是测出了滑动摩擦力大小，此处体现了“转换法”。

③看到“光滑的物体表面”，就意味着“摩擦力为零”。

⑶我们认为：毛巾和棉布不是“接触面粗糙的物体”、而应称作“接触面松软的物体”、它们很容易发生形变！滑动的木块前沿的毛巾形变凸起、十分明显地阻碍木块滑动！这不符合滑动摩擦力产生的机理（之一是：两个物体的接触面都是凹凸不平的，表面上存在许多齿形突起，这些齿形突起有一部分相互伸进对方的缝隙之中，当物体间存在相对滑动时，这些突起因阻碍了其滑动，因而产生了滑动摩擦力）。

⑷该实验没有涉及“摩擦力大小跟摩擦方式有关”；但“减小有害的摩擦”的教学内容里却有此内容。

⑸木块两侧设置能随意装拆四个小轮：用输液器上装过滤纸部位改制小轮：直径15mm、厚度10mm；小铁钉：长度25mm、直径1.8mm；在钻床上限位钻孔深约为：12mm。这样四个小轮就能随意装拆了。向提供图片的王秀峰高级教师致谢！以上难免，敬请斧正。