分類剖析“與摩擦力有關的實驗”

喬家奎

【摘要】力學實驗是初中物理階段的一個難點，也是考點，而“與摩擦力有關的實驗”是力學實驗的重點，考查的知識比較多，要求學生對摩擦力有關實驗的測量、操作、科學探究方法、數據的分析與處理及學會評價等環節的理解與掌握.

【關鍵詞】摩擦力；物理實驗；變量

通過實驗考查，培養學生的動手實踐能力和科學方法的使用、實驗探究能力和物理思維方式等多種能力，針對不同方面的考查，給學生全方位、全角度的一個視野的賞析，為了讓學生能有全面的能力的培養，下面從不同角度探析與摩擦力相關實驗的考點.

1 科學研究方法的運用及實驗的評價

在探究摩擦力影響因素實驗中，需要運用控制變量法探究實驗，即控制某個量不變，而改變另一物理量，不能同時出現兩個變量，而在此實驗中，涉及的物理量是壓力和接觸面的粗糙程度．因此在探究其他因素時，也要控制好變量與不變量.對于實驗的評價，首先要考慮是否符合控制變量法，分析變量的個數進行分析評價.

例1 如圖1所示是小東同學探究“影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗，

（1）小東進行了以上實驗過程中，每次都是用彈簧測力計沿____方向拉動，使其做____運動，并且記下測力計的示數，這樣進行是根據____的原理，可知滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數．

（2）要探究滑動摩擦力大小與壓力大小的關系時，可以通過比較____和____兩次實驗；比較乙和丙兩次實驗可以探究滑動摩擦力的大小與____是否有關；

（3）小東在對比甲和丁實驗中，發現第四次實驗的示數明顯比第一次的大，你認為此組實驗____符合控制變量的思想進行實驗去得出正確的結論.（選填“是”或“否”）.

答案 （1）水平；勻速直線；二力平衡

（2）甲 乙 接觸面的粗糙程度 （3）否

解析 （1）在四次實驗中，為了測量摩擦力，需要通過的轉換的方式進行測量，因此需要通過二力平衡原理間接測量摩擦力，使其水平勻速直線運動，此時摩擦力等于拉力，這樣可以間接的測量摩擦力.

（2）此問考查了控制變量法的使用，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，根據控制變量法可以找到甲和乙兩圖即可說明；在比較乙和丙兩圖中，可以看出壓力相同，而接觸面粗糙程度不同，因此可以得出滑動摩擦力和接觸面的粗糙程度有關.

（3）比較甲和丙兩圖不難看出壓力和接觸面的粗糙程度都不同，出現兩個變量，不符合控制變量的思想，因此不能得出的正確的結論.

點評 科學的探究方法是實驗重中之重，要學會利用控制變量法進行探究，把握變量與不變量，認真審題，學會評價，同時歸納結論也要符合控制變量的思想.合理運用科學方法研究實驗是核心，通過二力平衡測量摩擦力是實驗的關鍵，每一環節都要遵循一定原則，才能更好的完成實驗最終目的.

2 識別相關的圖像

例2 如圖2所示，在完成“研究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗后，

（1）小東將毛巾鋪在水平木板上，重復①的實驗過程，探究木塊在毛巾表面的運動情況；根據實驗數據，小明得出拉力F與時間t的關系如圖乙，木塊運動速度v與時間t的關系如圖丙.由圖可知，在1～2s內木塊所受的拉力____摩擦力（選填“大于”、“小于”或“等于”），此時木塊在毛巾表面上的摩擦力為____N.

答案 大于 2.4

解析 分析圖像丙可知，在0～1s內，木塊處于靜止狀態，在1～2s內木塊處于加速運動，此時拉力大于摩擦力，在2～3s內木塊做勻速直線運動運動，題中求在1～2s內摩擦力，而此時摩擦力為滑動摩擦力，由于滑動摩擦力的影響因素沒有發生改變，因此需要通過勻速直線運動的過程中去判斷摩擦力，在2～3s時是勻速直線運動，對比圖乙可知，此段過程中的拉力F=2.4N，此時的拉力與滑動摩擦力是一對平衡力，所以可知f＝F=2.4N.

點評 對于力學圖像一定要學會識別，讀懂各段的運動狀態及力的大小，要對應關系利用摩擦力的知識及平衡狀態去分析判斷.同時要找出不同段的物理量的關系，抓住不變的物理量去間接判斷.

總之，對于與摩擦力相關的實驗，涉及的內容很多，并且考查的方式很多，特別是一些拓展實驗，另外，對于摩擦力實驗的考查也會結合其他實驗進行對比，考查了實踐動手能力的同時，也會考查應用能力、分析歸納能力等，在這些問題考查同時，也會對受力分析等力學問題進行考查，特別是初高中銜接問題也會穿插于實驗當中，因此要善于總結加強訓練.

參考文獻：

[1]“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗改進[J]. 孫豐富;朱召友.物理教師，2014（06）

[2]淺談初中物理實驗的改進和創新[J]. 鄭曉旋.中學物理，2014（14）

[3]實驗是物理的靈魂——對初中物理實驗教學的思考和體會[J]. 吳雄輝.新課程（教育學術），2011（07）

[4]滑動摩擦力做功的對稱性分析及教學策略研究[J]. 陳志軍.物理教學，2017（10）

[5]探究滑動摩擦力影響因素的實驗改進[J]. 王芳華;王艷惠;李云革.中國現代教育裝備，2020（08）