利用玩具小車改進影響摩擦力因素的實驗
2006-12-31 00:00:00周成兵
物理教學(xué)探討 2006年21期
在探究影響摩擦力的因素的實驗中，傳統(tǒng)的實驗方法是在一長木板上放一木塊，然后勻速拉動彈簧測力計，通過改變接觸面的粗糙程度和壓力大小，從而探究影響摩擦力的因素。（見人教版物理9年級P56圖12-3-2或者滬科版物理8年級P92圖5-30）。對于這兩種教材的這個實驗，我認為都存在以下不足：
①在拉動彈簧測力計的過程中，很難做到勻速。
②由于重力的作用，測力計外殼和掛鉤之間不可避免的存在摩擦。
③還無法研究滾動代替滑動可以大大減少摩擦的現(xiàn)象。
④無法探究摩擦力大小與受力面積大小是否有關(guān)。
為了彌補以上的不足，我采用了以下改進實驗，完全解決了上述存在的問題，我設(shè)計的實驗如圖1所示：
A——是玩具小車。
B——是可旋轉(zhuǎn)的萬向輪。
C——是測力計，通過指針可直接讀出力的大小。
D——是長方體木塊。它的前表面和下表面粗糙程度一樣，后表面與上表面粗糙程度一樣。
O——是一個杠桿裝置，通過它可以讓木塊的兩個輪子收入木塊中（如圖1位置1處）或者放下做木塊的車輪(如圖1位置2處)。其中- - - -部分與兩個輪的軸相連。
工作原理如下：
（1）探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系
給玩具小車裝上電池，在長木塊上讓小車推動木塊d，然后在d上加砝碼，通過觀察測力計上的各次示數(shù)，然后加以比較即可（見圖1）。
（2）探究摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系
給小車裝上電池，由于木塊d前后表面粗糙程度不同，通過B處的萬向輪，分別讓小車拉動木塊的前、后表面（或上下表面）在長木板上勻速運動，記下讀數(shù)加以比較即可。
（3）探究摩擦力大小與受力面積的關(guān)系
給小車裝上電池，由于木塊d前、下表面粗糙程度相同，通過萬向輪，分別讓小車推動木塊的前、下表面在長木板上勻速運動，分別記下測力計讀數(shù)加以比較即可。（圖1）
（4）探究滾動代替滑動可大大減小摩擦
通過O處的杠桿，讓木塊d的兩個輪子放下，作為d的車輪。然后給小車裝上電池，讓小車勻速滾動，記下讀數(shù)。接下來，又收回車輪，讓木塊勻速度滑動，記下讀數(shù)，最后把兩次數(shù)據(jù)加以比較。
(欄目編輯王柏廬)
注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文
