一道普通的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題所想到的

在初中物理教學(xué)的過程中，我們不僅注重學(xué)生基礎(chǔ)知識的把握，更注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)。當(dāng)教學(xué)中解決實(shí)際問題時(shí)發(fā)現(xiàn)一些好的特別的方法時(shí)，我們會及時(shí)把它教給學(xué)生，從而不斷地提高學(xué)生解決問題的能力。

蘇教版教材在摩擦力這一節(jié)中安排了這么一個(gè)活動(dòng):“探究改變摩擦力大小的方法”，教材中只是要求定性地依據(jù)實(shí)驗(yàn)得出影響摩擦力大小的因素。并沒有要求定量地得出摩擦力大小的值。而在教材的“信息快遞”中提出:用彈簧測力計(jì)水平拉動(dòng)水平桌面上的物體，使其勻速直線滑動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)就等于物體滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力的大小。

無論是教材上還是物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告中都是這樣做的:用實(shí)驗(yàn)的方法首先將木板放在水平桌面上，然后將木塊放在水平木板上，用彈簧測力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，并使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)就等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力的大小。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)還探究摩擦力大小與物體間接觸面的粗糙程度對摩擦力大小的影響;物體間接觸面積對摩擦力大小的影響;探究物體對接觸面壓力的大小對摩擦力大小的影響。然而，我們在做實(shí)驗(yàn)時(shí)卻發(fā)現(xiàn):用這種方法測出來的摩擦力的大小是不穩(wěn)定的，一會兒大，一會兒小。究其原因是我們在實(shí)驗(yàn)操作的過程中并沒有也不可能保證彈簧測力計(jì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡知識，當(dāng)物體不做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向上的兩個(gè)力就不相等，即水平方向上的拉力大小就不等于摩擦力的大小。

這時(shí)我們就想，用什么方法就能保證物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，或者說能不能找到一種方法使物體相當(dāng)于做勻速直線運(yùn)動(dòng)呢?如果說在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們?nèi)匀粚⒛景宸旁谒阶烂嫔希瑢⒛緣K放在水平木板上，所不同的是將彈簧測力計(jì)固定，在木板上系一根細(xì)繩，沿水平方向拉動(dòng)木板，這時(shí)我們就會發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)就不發(fā)生改變。這時(shí)在實(shí)驗(yàn)中我們就能夠較為準(zhǔn)確地測出了木塊與木板之間的摩擦力的大小。避免了因?yàn)椴荒鼙ＷC物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)而測不出摩擦力大小，通過這樣做，就能取得一定的實(shí)驗(yàn)效果。

那么這樣做為什么能測出摩擦力的大小呢?原來我們研究的對象是木塊，在學(xué)生看來木塊是處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)木板被拉動(dòng)時(shí)，木板相對于水平桌面是運(yùn)動(dòng)的，而事實(shí)上木塊與彈簧測力計(jì)被固定，故木塊相對于水平桌面也是靜止的。所以，木塊相對于木板卻是運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)然，不少學(xué)生仍然不是太理解這樣做就等于木塊在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)我們要做大量的工作讓學(xué)生明白這是事實(shí)，這樣做就能較為準(zhǔn)確地測出摩擦力的大小。

通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們不難看出:當(dāng)我們在實(shí)驗(yàn)中碰到一些用正常的實(shí)驗(yàn)方法所不能解決的問題時(shí)，我們就要求學(xué)生換一種思考問題的方法，說不定就會收到意想不到的效果。這不僅是使問題得以解決，也激發(fā)了學(xué)生的探究的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維品質(zhì)。

在初中物理教學(xué)中，這樣的問題是很多的。在學(xué)習(xí)壓強(qiáng)時(shí)有這樣一個(gè)問題:大家知道你在正常站立的情況下你對地面的壓強(qiáng)有多大?這是一道估算題，當(dāng)老師把問題一提出來，學(xué)生都熱烈地討論。教師此時(shí)要不失時(shí)機(jī)地提示學(xué)生，發(fā)出問題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生求知的欲望。在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上，教師給出P=F/S，要求人對地面的壓強(qiáng)，就要找出兩個(gè)量，即人對地面的壓力和人與地面的接觸面積，大家會不約而同地說出人對地面的壓力就等于人的體重，那么人與地面的接觸面積該怎么辦呢?如果在一張紙上畫上方格(如邊長為2cm的小正方形)，然后用你的腳踩在上面，通過數(shù)方格的方法就可以將人的腳與地面的接觸面積求出來。當(dāng)然，有不足一格的可用兩個(gè)算一個(gè)的方法去算。當(dāng)我們知道了壓力的大小與人和地面的接觸面積就可以估算出一個(gè)人對地面的壓強(qiáng)值。這也是給出了計(jì)算形狀不規(guī)則的物體面積的有效方法。

類似的，在學(xué)習(xí)機(jī)械能后我們提出了這樣的問題:讓一個(gè)籃球從某一高度落下，那么它著地時(shí)對地面的作用力有多大?看似簡單的問題，可學(xué)生聽了后卻一臉的茫然，不知從何著手。這也非常正常，因?yàn)閷W(xué)生不知道這個(gè)力如何用工具去測量。

那么這個(gè)問題究竟如何解決呢?在地面上放一張白紙，再在白紙上放一張復(fù)寫紙，然后將該球從某一高度落下，由于白紙上有復(fù)寫紙，這時(shí)就會在白紙上留下一個(gè)圓形的印跡。然后將白紙平放在案秤的托盤上，把剛才的那個(gè)籃球放在托盤上，用手壓球，球就會發(fā)生形變，當(dāng)球形變后剛好將剛才的印跡所覆蓋時(shí)，讀出其案秤的示數(shù)。將示數(shù)轉(zhuǎn)換成力。這就是我們要找的籃球著地時(shí)對地面的作用力。當(dāng)然這也必然是個(gè)粗略的測量，不可能是一個(gè)準(zhǔn)確的測量，它還會受到其他因素的影響，這里只是給出一種解決問題的方法。

通過以上幾個(gè)問題的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，方法在物理學(xué)習(xí)中顯得非常重要，有了恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑫刮覀冊谑譄o策時(shí)變得豁然開朗，一些困擾自己的問題就會迎刃而解。同時(shí)通過這樣的訓(xùn)練，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力都會大有裨益。

作者單位:鹽城市鹽都區(qū)義豐初級中學(xué)