探究物體間的動摩擦因數

賈春

摘 要：教師要把實驗作為重要的教學內容進行教學設計，教師可以充分利用日常物品、學校實驗條件等各種實驗資源，對課本提供的演示實驗和必做實驗方案進行改進，積極開發適合教學的實驗項目。通過實驗訓練，要求學生學會實驗操作和觀察測量，如實地記錄實驗現象和數據，客觀地分析發現的問題，培養學生基于事實，不斷地嘗試和思考，應用所學知識，得出結論并進行相關解釋，培養學生物理“科學探究”核心素養。本文結合高中學生學習滑動摩擦力和實驗室條件，就地取材介紹三種間接測定動摩擦因數的方法。

關鍵詞：物體;動摩擦因數

物理實驗在物理學發展中具有重要作用，教師要把實驗作為重要的教學內容進行教學設計，教師可以充分利用日常物品、學校實驗條件等各種實驗資源，對課本提供的演示實驗和必做實驗方案進行改進，積極開發適合教學的實驗項目。通過實驗訓練，要求學生學會實驗操作和觀察測量，如實地記錄實驗現象和數據，客觀地分析發現的問題，培養學生基于事實，不斷地嘗試和思考，應用所學知識，得出結論并進行相關解釋，培養學生物理“科學探究”核心素養。本文結合高中學生學習滑動摩擦力和實驗室條件，就地取材介紹三種間接測定動摩擦因數的方法。

一、用測力計測定

用測力計間接測定動摩擦因數。如圖所示，該實驗將課本中用手拉動測力計改為用力緩慢地將平板小車從木塊下面拉出，記錄下彈簧測力計的讀數F。

N=Mg，f=F，μ。

該實驗方法中有三點注意事項：測力計固定不動，避免測力計在運動中不容易觀察讀數的缺點;用力緩慢拉出小車要注意保持小車勻速前進;測量至少三次，取平均值減小偶然誤差。

二、利用斜面測定

如圖所示，將長木板與支架構成一個斜面，調整斜面傾角為θ，使滑塊由靜止沿斜面滑下，滑塊運動看作初速度為零的勻加速直線運動。通過固定在斜面上的打點計時器，連接在滑塊上的紙帶得到一條點跡清晰的紙帶，計數點分別記作O、A、B、C、D、E、F，相鄰之間位移為x1、x2、x3、x4、x5、x6，相等時間間隔為T，則：

滑塊加速度a

對滑塊受力分析得a

以上兩式聯立解得μ

該實驗中要注意斜面傾角調整合適（μ<tanθ）;斜面足夠長，保證連續相等時間內打下不少于6個間隔，通過多次測量減小偶然誤差。

三、利用堆沙法測沙粒與沙粒間的摩擦因數（最大靜摩擦因數）

在敦煌有兩個自然現象十分有趣：一是月牙泉的北側山坡是不讓游客攀登的，因為這個沙山坡的坡度已經達到了臨界坡度。如果游人攀登，則打破了原來的平衡狀態，沙子將大片大片的向下滑，有埋沒月牙泉的可能。學生有玩過沙堆的體驗，讓沙子慢慢從手指縫中漏出，堆出一個小沙丘，隨著沙丘的高度增加，沙丘越來越大，但沙丘的坡度就不會改變了。這是因為沙丘的坡度滿足μ=tanθ這個條件（μ為沙粒和沙粒間的摩擦因數，θ為坡度）。如圖所示，測出沙錐的直徑d和高h則：

tanθ

即μ（這個值應該是最大靜摩擦因數）

另外一個是蟻獅（倒爬蟲）的陷阱。在敦煌特別干燥的地方，有許多錐形坑，它就是蟻獅捕捉螞蟻的陷阱，由于陷阱的坡度達到了臨界條件μ=tanθ，螞蟻掉入陷阱就很難爬出，成為蟻獅的盤中餐。如圖所示，測出沙錐的直徑d和高h則：

tanθ

即μ（最大靜摩擦因數）

當然，數據來自于測量，只要教師引導得法，體現問題的真實背景，增強實踐的探究意識，我們還可以用多種方法測兩個物體表面的動摩擦因數。