摩擦自鎖及自鎖解除的教學實驗裝置及其實驗方法お

李欽琦 張雨坤

1引言

在中學物理學習中，自鎖是一個重要現象，具有廣泛應用，了解自鎖的原理能加深對摩擦力的認識和學習.但至今為止自鎖現象一直是高中物理較難真正掌握的內容之一.為了加深學生對自鎖原理的理解，教師通常結合自然現象和生活常識來進行解釋，比如電業工人攀爬電線桿時使用的登高鞋、管鉗等自鎖裝置；常年處于穩定的自然界土坡，在降雨作用下突然失去穩定等，都可以用自鎖及自鎖解除來分析等等.這些自然現象和生活常識對成人可能是較常見的，但對于一個中學生而言，由于生活經驗和專業知識的缺乏，感官上的灌輸還是難以使他們真正理解摩擦自鎖的含義.為此，發明了一種能在課堂上便于操作的摩擦自鎖及自鎖解除的教學實驗裝置.本文介紹了該實驗裝置的構造、原理及使用方法，供教學參考.

2實驗裝置

自鎖及自鎖解除模型試驗裝置主要組成部件如下（圖1）：

①一個底部帶轉動軸的有機玻璃底板，中間設置可移動的有機玻璃滑塊；底板設置滑槽用于固定滑塊，沿滑槽設置刻度尺測量滑塊與斜板接觸點距轉動軸的水平距離；

②可圍繞轉動軸以任意旋轉的有機玻璃斜板；

③中間帶孔的圓柱形有機玻璃滑塊；

④與有機玻璃滑塊連接的可壓縮橡膠瓶.

3臨界自鎖角確定

圖2所示，滑塊靜止于斜板ab上，處于自鎖狀態（F

3.1不銹鋼臨界自鎖角確定

分別采用質量為100 g，200 g以及500 g的不銹鋼標準砝碼進行試驗.