對“影響摩擦力大小因素”的實驗探究

賈曉瑞

摘 要： 通過常見事例或實驗了解摩擦力，讓學生從生活經驗出發，認識決定摩擦力大小的因素，以及增大和減小摩擦的方法。通過實驗探究分析數據、交流、合作經歷探究的過程，感悟科學探究方法，提高學生的探究能力，激發學生探求科學規律的興趣。

關鍵詞： 摩擦力 影響因素 實驗探究

一、實驗探究的內容及意義

摩擦現象是日常生活中隨時隨地可以感受到的，學生有豐富的感性認識。感性認識只是感性認識，本文通過常見事例或實驗了解摩擦力，讓學生的感性認識上升到一個較高的層次，認識摩擦力的存在和對物體運動的作用；認識決定摩擦力大小的因素；認識摩擦力的利與弊，以及增大和減小摩擦的方法。出于這樣的目的，結合新課程標準對“摩擦”教學的要求，根據教材內容，根據學生的實際我們一起探究摩擦力的大小與什么因素有關？不僅讓學生經歷科學探究的整個過程，通過猜想學習科學猜想，通過“設計實驗”學習控制變量法，學習教材內容，通過分析數據、交流、合作經歷探究的過程，感悟科學探究方法，提高學生的探究能力，激發學生從身邊最平常最一般的事物中探求科學規律的興趣。

二、實驗探究的方法

“從生活走向物理”的教學理念既是從學生的生活經驗出發，又是符合人們的認識規律。基于此，我們首先通過生活中的例子：關閉發動機的列車會停下來，自由擺動的秋千會停下來，踢出去的足球會停下來等，運動的物體之所以會停下來是因為受到摩擦力。兩個相互接觸的物體，當它們做相對運動時或有相對運動的趨勢時，在接觸面上會產生一種阻礙相對運動的力，這種力就叫摩擦力。在明白什么叫摩擦力的概念后，我們通過猜想與假設：猜想1：摩擦力的大小可能與接觸面所受的壓力有關；猜想2：摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關；猜想3：摩擦力的大小可能與產生摩擦力的兩種物體間接觸面積的大小有關；猜想4.摩擦力的大小可能跟相對運動的速度有關。提出“摩擦力的大小與什么因素有關”這個問題，然后引導和組織學生自主探究。

三、實驗探究的理論依據

運動物體產生摩擦力必須具備以下三個條件：一是物體間要相互接觸，且擠壓；二是接觸面要粗糙；三是兩物體間要發生相對運動或有相對運動的趨勢。根據力的三要素我們知道：摩擦力除了有作用點、作用方向外，還有大小。摩擦力的作用點在接觸面之間，方向與物體相對運動的方向相反。根據兩力平衡的條件，作用在同一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直線上，這兩個力就平衡。在平衡力的作用下，靜止的物體保持靜止狀態，運動的物體保持勻速直線運動狀態，摩擦力等于彈簧測力計的示數。

四、實驗設想與計劃

準備好：彈簧測力計、長木板、棉布、毛巾、帶鉤長方體木塊、砝碼、刻度尺、秒表。

實驗1：在二力平衡知識的指導下，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，彈簧測力計上顯示出拉力的大小就等于摩擦力的大小，這樣就測出木塊與長木板之間的摩擦力；實驗2：在木塊上加上砝碼，這樣通過改變木塊與長木板之間不同的壓力驗證木塊與長木板之間不同的摩擦力；實驗3：把棉布鋪在長木板上，通過改變接觸面的粗糙程度來驗證木塊與長木板之間不同的摩擦力；實驗4：將木塊的不同側面放到長木板上滑動，通過改變木塊與長木板之間的不同接觸面積來驗證木塊與長木板之間不同的摩擦力。

五、實驗探究的數據

實驗1：將木塊放到長木板的一端，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，彈簧測力計上測出的木塊與長木板之間的摩擦力是0.8N；實驗2：在木塊上加上50g的砝碼，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，這時候木塊與長木板之間的摩擦力是1N；實驗3：在木塊上加上200g的砝碼，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，這時候木塊與長木板之間的摩擦力是1.6N；實驗4：把棉布鋪在長木板上，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，這時候木塊與長木板之間的摩擦力1.1N；實驗5：將木塊的不同側面放到長木板上，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，這時候木塊與長木板之間的摩擦力0.8N；實驗6：以更快的速度拉動木塊，使它沿長木板勻速直線滑動，這時候木塊與長木板之間的摩擦力0.8N。

六、實驗數據分析

從實驗1、實驗2和實驗3的實驗數據可以看出，作用在木板上面的砝碼越重，摩擦力就越大，也就是說作用在物體表面的壓力越大，摩擦力就越大，與原猜想結果一致。

從實驗1和實驗4的實驗數據可以看出，鋪上棉布后的摩擦力比沒鋪棉布時大，也就是說接觸面越粗糙，摩擦力就越大，與原猜想結果一致。

從實驗1和實驗5的實驗數據可以看出，將木塊的不同側面放到長木板上，接觸面積的大小不影響摩擦力的大小，說明摩擦力的大小跟物體間接觸面的面積大小無關，原猜想是錯誤的。

從實驗1和實驗6的實驗數據可以看出，快速拉動木塊和緩慢拉動木塊時，木塊與長木板之間的摩擦力一樣大，說明摩擦力的大小跟相對運動的速度無關，原猜想是錯誤的。

七、實驗探究的結論

（1）摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大；（2）摩擦力的大小跟接觸面粗糙程度有關，接觸面越粗糙，摩擦力就越大；（3）摩擦力的大小跟物體間接觸面的面積大小無關；（4）摩擦力的大小跟相對運動的速度無關。

八、實驗探究的啟示

1.實驗探究是獲取物理知識、提高物理能力的重要手段和途徑。在實驗探究中通過這個實驗，提高學生學習物理的興趣，驗證實驗前的猜想，矯正錯誤的猜想。

2.實驗探究鍛煉了學生的動手操作能力，學會了做實驗的方法，發展了學生思維，增強了動手實驗的能力，同時用實驗現象和數據驗證了所學的物理知識，加深了對所學物理知識的印象。

實驗探究是在小組成員共同研究討論的基礎上完成的，增強了學生合作學習的意識，提高了學生合作探究的能力，提升了學生科學實驗的素養。

參考文獻：

[1]王曉.抓好演示實驗提高教學質量[J].新課程（教育學術版）.2007（04）.

[2]鄭式源.物理實驗教學中存在的幾個問題[J].中小學實驗與裝備，2007，（06）.

[3]李建新.初中物理教學中滲透方法教育的實踐[J].寧德師專學報，2011（3）.

[4]呂兆成.初中物理學習中常用科學方法分析[J].學生之友，2010（5）.