“研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 論文

“研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)摘要：介紹教科書(shū)“研究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”的實(shí)驗(yàn)方法，分析教科書(shū)設(shè)置的該實(shí)驗(yàn)的缺陷不足；增添部分器材，對(duì)研究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，并介紹改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和要領(lǐng)。關(guān)鍵詞：滑動(dòng)摩擦力；壓力；重力；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)引言：2019年安徽中考物理試卷中第18題：圖為研究“影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)的示意圖。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程為：a.用彈簧測(cè)力計(jì)緩緩拉動(dòng)木塊，使它沿水平長(zhǎng)木板滑動(dòng)，當(dāng)測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后，該示數(shù)即為此狀態(tài)下滑動(dòng)摩擦力的大小。b.改變放在木塊上的砝碼，測(cè)出此種情況下的滑動(dòng)摩擦力。C.換用材料相同但表面粗糙的長(zhǎng)木板，保持木塊上的砝碼不變，測(cè)出此種情況下的滑動(dòng)摩擦力。……(1)該實(shí)驗(yàn)的原理是：(2)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：讓學(xué)生回答該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，有不少學(xué)生回答的是“滑動(dòng)摩擦力大小與物體的質(zhì)量或重力有關(guān)”，此錯(cuò)誤結(jié)論同樣多次出現(xiàn)在市2021年的中考物理實(shí)驗(yàn)操作考試及2021年6月底全縣期末考試物理答卷中，這不得不促使本人對(duì)該實(shí)驗(yàn)再設(shè)計(jì)?！毖芯坑绊懟瑒?dòng)摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)并不屬于《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在附件1中所列出的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但教科書(shū)為突出教學(xué)重點(diǎn)還是選取了這個(gè)典型、有價(jià)值的選題，這個(gè)實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生學(xué)會(huì)用控制變量，通過(guò)讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程訓(xùn)練提高其動(dòng)手能力，使學(xué)生對(duì)兩個(gè)物體之間的滑動(dòng)摩擦力與它們之間的正壓力、滑動(dòng)摩擦力與兩個(gè)物體接觸面粗糙程度之間的定性關(guān)系有一個(gè)直觀的了解和認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成十分重要，好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將有助于學(xué)生用科學(xué)的思維方法去獲取知識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解更透徹。一、教材中原實(shí)驗(yàn)的不足筆者發(fā)現(xiàn)，不同版本的初中物理教科書(shū)設(shè)置的研究“影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)，盡管細(xì)節(jié)略有不同，但基本方法是一樣的，例如人教版物理有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)方法如下（參見(jiàn)圖1）：1、用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿水平長(zhǎng)木板滑動(dòng)，從而測(cè)出木塊與長(zhǎng)木板之間的滑動(dòng)摩擦力。2、改變放在木塊上的砝碼，從而改變木塊對(duì)長(zhǎng)木板的壓力，測(cè)出此種情況下滑動(dòng)摩擦力。3、換用材料相同但表面粗糙的長(zhǎng)木板，保持木塊上的砝碼不變，測(cè)出此種情況下的滑動(dòng)摩擦力。......在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以發(fā)現(xiàn)在原實(shí)驗(yàn)中存在以下不足：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手直接拉彈簧測(cè)力計(jì)讓木塊滑動(dòng)，雖操作簡(jiǎn)單，但木塊在木板上滑動(dòng)時(shí)，不會(huì)持續(xù)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此拉動(dòng)木塊的過(guò)程中可以觀察到到中彈簧測(cè)力計(jì)指針無(wú)法靜止，進(jìn)而導(dǎo)致讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。（2）實(shí)驗(yàn)中改變接觸面間的壓力是通過(guò)增減鉤碼數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種操作方式是可以的。但是對(duì)于剛學(xué)習(xí)物理不久的初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，認(rèn)識(shí)事物還很感性，他們認(rèn)為不斷增減鉤碼數(shù)量就是在改變物體的質(zhì)量或者重力，于是就出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)束歸納結(jié)論時(shí)，盡管老師不斷引導(dǎo)是壓力影響了滑動(dòng)摩擦力大小，但還是有學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)為是質(zhì)量或重力。筆者以為可以通過(guò)其他方式改變接觸面間的壓力，能讓學(xué)生更易準(zhǔn)確得出壓力是影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素。針對(duì)以上兩點(diǎn)不足，考慮到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及實(shí)驗(yàn)操作的可行性，筆者對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案如下：二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2.1針對(duì)不足點(diǎn)一，做如下改進(jìn)：（1）實(shí)驗(yàn)器材選擇鐵架臺(tái)、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、磁鐵（2塊）、毛巾、棉布、帶有定滑輪的長(zhǎng)木板。（2）實(shí)驗(yàn)方案將彈簧測(cè)力計(jì)固定不動(dòng)，然后把平放于棉布上的磁鐵一端用細(xì)線通過(guò)定滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)相連，緩慢拉動(dòng)棉布，這時(shí)磁鐵塊受拉力和棉布對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力而平衡，操作過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)磁鐵塊保持靜止，彈簧測(cè)力計(jì)指針?lè)€(wěn)定不動(dòng)，所以讀取數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，另外設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)將彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向固定，也可以很好的把彈簧測(cè)力計(jì)自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響平衡掉，實(shí)驗(yàn)效果最佳。2.2針對(duì)不足點(diǎn)二，筆者設(shè)計(jì)以下兩種改進(jìn)方案2.2.1方案一：（1）實(shí)驗(yàn)裝置組裝，緩慢拉動(dòng)棉布，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)出磁鐵塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。（2）在長(zhǎng)木板的下方放置另一磁鐵塊，使此磁鐵塊和棉布上的磁鐵塊正對(duì)，使磁鐵彼此吸引，然后緩慢拉動(dòng)棉布（實(shí)驗(yàn)操作中可以發(fā)現(xiàn)，拉動(dòng)棉布時(shí)，兩磁鐵塊是相對(duì)靜止不動(dòng)的），讀取彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)出此時(shí)磁鐵塊所受滑動(dòng)摩擦力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)摩擦力變化也是很明顯的，利用磁極間相互作用規(guī)律（異名磁極相互吸引）來(lái)增大磁鐵與棉布接觸面間的壓力，通過(guò)這種方式改變接觸面間的壓力，學(xué)生可以清楚看到實(shí)驗(yàn)操作中并沒(méi)有改變磁鐵的質(zhì)量或者重力，更有利于學(xué)生得出壓力是影響滑動(dòng)摩擦力的因素這一正確結(jié)論。說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)方案只做了兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少。如果在上述步驟2的基礎(chǔ)上，調(diào)換下面一個(gè)磁鐵的磁極，利用排斥作用就減小了磁鐵與棉布接觸面間的壓力，但是當(dāng)再次拉動(dòng)棉布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，就發(fā)現(xiàn)上下兩塊磁鐵會(huì)向左右偏移，很快掉落下來(lái)，無(wú)法順利完成測(cè)量。2.2.2改進(jìn)方案二：（1）實(shí)驗(yàn)器材選擇：鐵架臺(tái)、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、金屬塊、棉布、帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、玻璃棒一根、鉤碼一盒（每個(gè)鉤碼50g）。（2）實(shí)驗(yàn)裝置組裝（參見(jiàn)圖5），緩慢拉動(dòng)棉布，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)出金屬鐵塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。（3）細(xì)線一端系在事先固定于金屬塊上表面的螺釘處，另一端打個(gè)繩套繞過(guò)玻璃棒，最后使細(xì)線帶有繩套的一端自然下垂，在繩套處掛上1個(gè)鉤碼，以此減小金屬塊與棉布間的壓力，然后緩慢拉動(dòng)棉布，測(cè)出此時(shí)金屬塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。（4）在繩端處掛2個(gè)鉤碼，再次減小金屬塊與棉布間的壓力，然后緩慢拉動(dòng)棉布，測(cè)出此時(shí)金屬塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。5）在繩端處掛3個(gè)鉤碼，進(jìn)一步減小金屬塊與棉布間的壓力，然后緩慢拉動(dòng)棉布，測(cè)出此時(shí)金屬塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。從上表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)摩擦力變化同樣很明顯，利用多次增加繩端的鉤碼個(gè)數(shù)來(lái)多次減小金屬塊與棉布接觸面間的壓力，通過(guò)這種方式改變接觸面間的壓力，學(xué)生也可以清楚看到實(shí)驗(yàn)操作中并沒(méi)有改變金屬塊的質(zhì)量或者重力，這樣學(xué)生就容易理解影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素是壓力。從實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，方案二實(shí)驗(yàn)操作容易，可以進(jìn)行更多次實(shí)驗(yàn)，多組數(shù)據(jù)變化明顯，更有利于學(xué)生得出正確結(jié)論，優(yōu)于方案一。三、一些感悟：以學(xué)生為主體是教師日常教學(xué)要做到的，學(xué)生在哪些地方理解知識(shí)可能存在困難，教學(xué)內(nèi)容怎樣安排才能更利于學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，這些都是教師要充分考慮的。物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)也是如此，物理實(shí)驗(yàn)是初中學(xué)生比較喜歡的學(xué)習(xí)形式，它更可以讓學(xué)生獲得更加具體明確的認(rèn)知，理解物理概念和規(guī)律就是以這種認(rèn)知為必要基礎(chǔ)的。所以實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)既要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，還要有意識(shí)去利用初中生較強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生去理解知識(shí)。力求在今后的工作中，筆者要努力做到實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更到位、更透徹。參考文獻(xiàn)：[1].孫豐富，朱召友.“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].物理教師，2014（6）：36+38.[2].郭懷生.研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因