自制“摩擦力教具”輕松化解教學中的難題

王夢賢

(淮安市盱眙縣第一中學 江蘇 淮安 211700)

“摩擦力”是初中物理較難掌握的一節內容，教學重點多，教學難點突出.同時這一節也是一節科學探究課：滑動摩擦力與哪些因素有關？如何運用實驗手段得出結論成為本節課教學任務能否順利完成的關鍵所在.經過多年教學實踐、反思，應用自制的“摩擦力教具”能輕松化解本節教學中遇到的難題.現將儀器的結構和主要解決的難點介紹如下，與各位同行交流.

1 儀器的結構

如圖1所示，主體構件：彈簧測力計、電動機、鉤碼、木塊(有一面粘上平整的棉線其余各面均為粗糙程度相同的木質)、細線、木板、滑動變阻器、電池組、開關、導線若干等.

圖1 儀器的結構圖

2 主要解決的難點

2.1 影響滑動摩擦力大小的因素

滑動摩擦力的大小與哪些因素有關？經提問，學生會提出以下猜測：

(1)物體間的正壓力；

(2)接觸面的粗糙程度；

(3)物體的接觸面積；

(4)物體的運動速度.

應用“摩擦力演示教具”完全能研究滑動摩擦力大小與上述各因素的關系，下面分述之.

(1)探究滑動摩擦力與正壓力的關系

如圖2所示，在木塊上增加鉤碼以改變正壓力，閉合開關，電動機勻速轉動，使木塊在桌面上做勻速直線運動，學生根據初中學過的平衡力和相互作用力的知識可知：彈簧測力計的示數即為f滑的大小.實驗數據如表1所示，并用Excel完成數據處理，如圖3所示.

圖2 探究滑動摩擦力與正壓力關系裝置圖

表1 實驗數據表

圖3 滑動摩擦力與正壓力及接觸面的關系圖像

結論：滑動摩擦力與正壓力成正比.

(2)探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系

實驗中每次的正壓力與上面完全相同，只是接觸面為木-布.同樣讓學生當場實驗并將實驗數據記錄到表格中，利用Excel完成數據處理，如圖3所示.學生比較分析：在正壓力相同的條件下，滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關系，并且可以得出直線的傾斜程度反映接觸面的粗糙程度.

結論:滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度有關，其他條件相同時，斜面越粗糙，摩擦力越大.

(3)探究滑動摩擦力與接觸面積的關系

應用木塊的不同側面(均為粗糙程度相同的木質)放在桌面上，閉合開關，使木塊在桌面上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數不變.

結論：滑動摩擦力與物體的接觸面積無關

(4)探究滑動摩擦力與物體運動速度的關系

將木塊放在桌面上，移動滑動變阻器滑片改變電動機轉速，進而改變木塊運動速度，彈簧測力計的示數不變.

結論：滑動摩擦力與物體運動速度無關.

2.2 滑動摩擦力方向的相對性

滑動摩擦力的方向是本節課難點中的難點，難在它的“相對性”，應用“摩擦力演示教具”能輕松有效化解這一難點.將木塊放在木板上，用彈簧測力計勾住，緩慢拉動木板使木板向左移動，學生會發現木塊相對于地面靜止，如圖4所示，讓學生自己分析滑動摩擦力的方向，木塊相對于木板的運動方向，學生能很容易總結出：滑動摩擦力的方向是與相對運動方向相反，而不是與運動方向相反.

圖4 探究滑動摩擦力方向裝置示意圖

總結：“摩擦力演示教具”巧妙地解決了摩擦力不方便測量的難題，實踐表明，應用自制“摩擦力演示教具”確實能使學生對“摩擦力”這節課的學習變得輕松并很好地掌握核心內容.