摩擦力實驗裝置的改進與教學探討(編輯修改稿)
2025-05-28 06:46 本頁面
【文章內容簡介】 理教學中將理論與實際相結合的重要方法，是物理教學中的一個重要組成部分[3]。 中學物理實驗教學的現(xiàn)狀分析 在目前的物理實驗教學中，演示實驗仍是極其薄弱的環(huán)節(jié)，部分演示實驗現(xiàn)象不明顯，演示功能受到限制等不足之處，這種狀況將影響學生的知識結構的建立。因此必須強化演示實驗教學，提升演示效果[4] 。對于不好講解、內容不新、不易操作的實驗應加以改進，使得教師易講，學生易聽。下面我就選取中學物理中比較典型的摩擦力演示實驗進行改進，力求器材簡易，展示出最明顯的實驗現(xiàn)象。3 傳統(tǒng)摩擦力演示實驗的不足F圖1 教材中靜摩擦力實驗演示原理圖F圖 2教材中滑動摩擦力實驗演示原理圖AB 教材中摩擦力演示實驗的不足分析 普通高中課程標準實驗教科書必修一中在對靜摩擦力的教學有一個演示實驗,如圖1所示，木塊放于桌面上，用手拉動彈簧測力計觀察示數(shù)和木塊的運動情況，得出靜摩擦力的相關結論。而課本放于桌面上，用手拉動彈簧測力計觀察示數(shù)和木塊的運動情況，得出靜摩擦力的相關結論。而課本上探究影響滑動摩擦力大小的因素及滑動摩擦力和壓力之間的定量關系的實驗，如圖2所示，都是手拉著彈簧測力計牽引木塊在木板上勻速運動,讓學生觀察測力計示數(shù), 根據(jù)二力平衡得到滑動摩擦力大小[5]。盡管這兩個實驗非常普及，但還存在一定的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）用手拉彈簧測力計讀數(shù)時不可避免的要有抖動，影響學生的分析判斷，也很難保證施加的拉力方向不變[6]； （2）探究滑動摩擦力時，要求彈簧測力計勻速拉動木塊運動，拉力才等于摩擦力，操作起來不太容易[7]。（3）實驗內容都不夠新穎，不足以提高學生興趣，難以引發(fā)學生思考，探究實驗雖然簡便直觀、但是難以控制變量，沒有定量的科學數(shù)據(jù)加以證明，說服力不夠，科學性不強。 F 圖3 摩擦力實驗演示原理圖AB 針對這些不足，一些作者對實驗進行了改進，如圖3所示，觀察木塊A和長木板B由相對靜止到相對運動的整個過程，以及彈簧測力計的示數(shù)，探究出靜摩擦力和滑動摩擦力的相關特點。 這樣的改進的確解決了課本上實驗的不足。彈簧測力計是固定的，相對操作者靜止，使得讀數(shù)較為準確，避免了直接拉動木塊時因彈簧測力計讀數(shù)的不穩(wěn)定所帶來的誤差[8] ；在探究過程中也不需要勻速拉動木板，操作起來更加容易； 但是這個實驗仍有不足：由于實驗在水平桌面上進行，在探究最大靜摩擦力時，后面學生很難觀察到木塊和長木板剛好滑動的的那個瞬間；實驗中彈簧測力計的拉桿處于水平狀態(tài)，學生很難觀察示數(shù)，降低了學生的參與度，另一面，由于彈簧測力計處于自重下垂的狀態(tài)，致使拉桿與外殼之間發(fā)生摩擦而產生實驗誤差；實驗器材還是木板加木塊，內容不新，不足以激發(fā)學生的興趣。4 摩擦力演示實驗裝置的創(chuàng)新設計 基于以上研究和分析，我對摩擦力演示實驗裝置做了進一步的改進，如圖4所示：圖 4 摩擦力實驗演裝置圖 實驗器材： 底板較光滑的帶有滑輪的支架、彈簧秤 、可以調節(jié)高度的定滑輪、木塊、兩輛帶輪子相同小車和木板（斗八輪小車）、水和水桶。 實驗裝置的介紹： 兩輛小車加薄木板自制成一輛帶斗的八輪小車，小車置于有滑輪底面較光滑的水平長木板上，水平長木板上固定有彈簧測力計，木塊至于小車上，在長木板、小車、木塊上分別貼有紅色的標記，用來判斷它們的相對位置。用手緩慢的拉動小車，可以看到木塊和小車相對于長木板一起運動，但木塊和小車保持相對靜止，彈簧測力計有了示數(shù)，根據(jù)水平方向上的二力平衡，可得到靜摩擦力的大小。繼續(xù)拉動小車，彈簧測力計的示數(shù)增大到某一個數(shù)值時，彈簧測力計指針突然縮回，木塊相對于小車滑動，之后的摩擦力就是滑動摩擦力。通過以上步驟歸納總結出靜摩擦力大小的特點、影響最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小的因素以及滑動摩擦力的大小與正壓力FN的正比關系。5 教學探討——自制摩擦力演示儀的應用 靜摩擦力的定性認識 在摩擦力這一節(jié)的教學中，基于學生在初中重點對滑動摩擦力進行了學習，對滑動摩擦力的定義及其產生條件等都已經掌握，但對于靜摩擦學生還是一個相對陌生的概念，通過
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