测量滑动摩擦力实验的改进
摘要：通过学习初二物理人教版第八章第3节《摩擦力》，其中课本中有探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验。实验是利用二力平衡原理间接测出滑动摩擦力的大小，但是在实际实验操作中发现该实验有些不足之处。本文在此实验的基础上做了适当的改进，使得测量结果更加精确。
关键词：滑动摩擦力 测定方法 匀速直线运动 弹簧测力计
摩擦力是初中物理的重要内容，也是一个难点。在我们身边摩擦力可以说是无处不在、实例很多，初中阶段我们重点研究滑动摩擦力。明确滑动摩擦力大小由什么因素决定等问题，最好的方法就是通过实验探究。测定动摩擦因素实验就是其中重要的实验，通过本实验可以感受物体接触面之间摩擦力的存在，探究摩擦力大小的决定因素，以感性的实践方式探究理性的问题，下面就“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验方法的特点进行探索分析。
一、研究影响滑动摩擦力大小因素的实验
实验选用器材：
正方体木块、读数准确的弹簧测力计、粗
糙程度均匀的长木板、毛巾、砝码。
实验方法： 在桌面上放木块，弹簧测力计挂在木块上，用手拉弹簧测力计使木块做匀速直线运动，根据二力平衡的知识，当用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动时，木块在水平方向只受到弹簧测力计对它的拉力和木板对它的滑动摩擦力，弹簧测力计示数的大小就反映了滑动摩擦力的大小。
实验步骤：
(1)、用弹簧测力计拉动木块在比较光滑的木板上匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。
(2)、在木块上加放一个钩码，用弹簧测力计拉动木块在木板上匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。
(3)、取下钩码，用弹簧测力计拉动木块在毛巾表面匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。
实验结论：
弹簧秤 图 1
力的大小与压力的大小有关；由（1）、（3）两步骤可以得出在压力一定的情况下，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
此方法测量滑动摩擦力的优点：原理简单清晰、方法简便；直接感受滑动摩擦力的存在。
不足之处：（1）实验的过程中手直接拉弹簧测力计，很难保持使木块做匀速直线运动；（2）弹簧测力计随木块运动，不便于读数影响到实验数据的准确性；
（3）没有探究滑动摩擦力大小与接触面大小的关系。
二、改进实验：
实验选用器材：
正方体木块、读数准确的弹簧测力计、粗糙程度均匀的长木板、毛巾、砝码。 实验方法：
在桌面上放一木板，将木块置于木板上，弹簧测力计的一端固定，另一端挂在木块上。采用外力拉动木板，只要木块和木板之间仍然存在相对运动，弹簧测力计的示数反映了滑动摩擦力的大小。
实验步骤：
(1)、弹簧测力计的一端固定，另一端挂在木
块上。采用外力拉动长木板，使木块和木
板之间发生相对运动，并记录弹簧测力计
的示数。 (2)、在木块上加放一个钩码，采用外力拉动长木板，使木块和木板之间发生相对运动，并记录弹簧测力计的示数。
(3)、取下钩码，将木块上订有毛巾的表面翻转过来，使其粗糙的一面和木板接触，采用外力拉动长木板，使木块和木板之间发生相对运动，并记录弹簧测力计的示数。
(4)、将木块换另一个表面，由平放改为侧放，采用外力拉动长木板，使木块和木板之间发生相对运动，并记录弹簧测力计的示数。
实验结论：
图2
力的大小与压力的大小有关；由（1）、（3）两步骤可以得出在压力一定的情况下，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。由（1）、（4）两步骤可以得出滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关。
总结：
本文在课本实验基础上进行适当的改进，解决了原实验存在的一些不足，实验中采取让木块下面的木板运动，这样只要木板与木块之间有相对运动，木块与木板间接触面的粗糙程度不变，木块对木板的压力不变，滑动摩擦力的大小就不会发生变化，这样就避开了让木块做很难实现的匀速直线运动，同时弹簧测力计读数也容易，降低了实验难度，又能得到比较准确的实验数据。并且，在实验中补充探究了滑动摩擦力大小与接触面大小的关系，使实验更完整。
参考文献：人教版《物理》八年级下册
《研究影响滑动摩擦力的大小的实验改进》王志方、朱伟《中学物理》2013年
第1期
实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素 实验要点： ①原理：二力平衡的条件(水平方向匀速直线运动) ②控制变量法的应用(分别控制压力大小与改变接触面的粗糙程度) ③实验评估及实验改进方法 方案一、木块在木板上匀速拉动，但实验过程中很难保持物体进行匀速直线运动 方案二、使弹簧计固定，拉动物体下面的长木板，根据二力平衡，无论怎么拉动木板，测力计的示数即摩擦力的大小 方案二优点：①不需要控制木板匀速直线运动，方便实验操作 ②弹簧测力计固定不动，便于读数
方案一的实验探究 1、探究影响滑动摩擦力大小的因素。 (1)小明用弹簧测力计拉同一木块进行了三次正确的实验操作，实验情景如图甲、乙、丙所示。 ①在图乙中，木块受到的滑动摩擦力大小等于__3.4__N，方向__水平向左__。 ②比较__甲、乙__两图的实验可知，滑动摩擦力的大小与压力有关。 ③比较甲、丙两图的实验可知：滑动摩擦力的大小与__接触面粗糙程度__有关。 (2)在操作过程中小明还发现，弹簧测力计不沿水平方向拉动时，也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动，如图丁所示。此过程中，木块处于__平衡__(选填“平衡”或“非平衡”)状态；弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力__不是__(选填“是”或“不是”)一对平衡力，理由是__两个力不在同一条直线上，大小也不等__；竖直方向上，木块受到的重力和木板对它的支持力__不是__(选填“是”或“不是”)一对平衡力。 【解析】 (1)①弹簧测力计的最小刻度值为0.2N，由图乙可知此时的读数为3.4N；因为木块水平向右滑动，所以滑动摩擦力的方向水平向左。②甲、乙两图中接触面粗糙程度相同，压力不同，导致摩擦力大小不同。③甲、丙两图中的压力相同，接触面粗糙程度不同，导致摩擦力大小不同。(2)图丁中木块在各个力的作用下做匀速直线运动，因此处于平衡状态；此时摩擦力与拉力不是一对平衡力，因为两个力
专题14摩擦力实验 一、测量滑动摩擦力： 1.操作：用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动； 摩擦力的大小与弹簧测力计的读数相等； 2.原理：二力平衡；（物体做匀速直线运动时，物体在水平方向的拉力和摩擦力是一对平衡力） 3.实验方法：转换法。 【例题1】某同学用如图所示的实验装置测量滑动摩擦力的大小，实验的过程中，该同学将木块的运动状态和弹簧测力计的示数记录在表格中。第4次实验中，木块受到的摩擦力大小是（）实验次数 1 2 3 4 木块运动状态静止加速匀速减速 弹簧测力计示数F/N 0.6 1 0.8 0.2 A．0.6N B．1N C．0.8N D．0.2N 【变式1】如图1所示，用水平拉力F拉着物块在粗糙程度均匀的水平面上做直线运动。在0～45s 内，其速度v与时间t、拉力F与时间t的关系图像如图2甲、乙所示。 （1）在前10s，物块在水平方向受力是否平衡？，你的判断依据是。 （2）在第20s，物块受到的水平拉力大小为，受到的摩擦力大小为。 （3）在第5s，物块受到的摩擦力大小为。 二、探究滑动摩擦力的影响因素： 1.试验原理：二力平衡； 2.试验操作：使木块在水平面上做匀速直线运动；此时摩擦力等于拉力；
3.试验方法：控制变量法； 4.结论： （1）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； （2）压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 【例题2】1．探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验操作如图，下列分析正确的是（） A．实验中，弹簧测力计必须水平拉木块匀速滑动，速度越大，摩擦力越大 B．木块被拉动，且越来越快，若读出某一时刻弹簧测力计的示数为2N，这时摩擦力的大小也为2N C．正确操作，比较甲、丙得出结论：压力相同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大 D．若把木块沿竖直方向截掉一部分后，继续图甲的操作，测得摩擦力减小， 说明滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小 【变式2】13．为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明设计了如图所示的实验。 （1）在甲、乙、丙、丁四次实验中，滑动摩擦力最小的是；若丙图中A匀速运动则物块A 受到（填个数）力的作用； （2）比较甲、乙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与有关；比较乙、丙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与有关；（以上两空选填“压力”或“接触面粗糙程度”）； （3）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是（选填“正确”或“错误”）的； （4）小明要对实验装置进行改动，如图戊所示，重复实验，发现效果更好。实验中，小明（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板，该实验主要用到的思想方法是。 跟踪训练 1．某实验探究小组用如图所示的装置测量摩擦力的大小，木板水平向右运动过程中，测力计A、B示数稳定时，其示数分别为5.0N、2.8N，此时木块受到的摩擦力大小为（）
滑动摩擦力大小的实验改进 滑动摩擦力是在两个固体表面之间存在的一种摩擦力。在工程和日常生活中，我们经常需要了解和控制在接触面上的摩擦力的大小。因此，滑动摩擦力大小的实验改进对于提高实验准确性和可靠性具有重要意义。 为了改进滑动摩擦力大小的实验，我们可以采取以下方法： 1. 提高实验设备的精度：为获取更准确的数据，可以选择更精密的实验设备。例如，我们可以使用数控滑板摩擦试验机，该设备可控制试验参数并自动记录测试结果。 2. 确定适当的摩擦体积：摩擦体积是摩擦力大小的关键参数之一。为确定正确的摩擦体积，可以对摩擦体积进行实验测试，并通过观察其对滑动摩擦力的影响来选择适当的摩擦体积。 3. 控制实验条件：在滑动摩擦力实验中，外部条件对结果可能产生重要影响。因此，必须控制实验条件，例如试验工件表面光洁度、温度和湿度等条件。 4. 多次测试并取平均值：只进行一次实验可能不能得到可靠的结果。因此，为确保实验结果精确，建议在相同条件下进行多次测试，并最后计算平均值。
5. 使用不同的试验方法：不同的试验方法可能对摩擦力 测试效果产生显着影响。因此，在探索滑动摩擦力大小的实验改进时，可以尝试不同的试验方法，例如旋转摩擦试验和滚动摩擦试验等。 在进行滑动摩擦力实验时，还应注意以下几点： 1. 实验前应进行充分的预处理：在对摩擦力进行测试之前，应先对工件表面进行充分清洁和打磨处理，以确保表面光洁度满足实验要求。 2. 试验过程中要避免过度冲击：过度冲击可能导致实验 结果出现异常。因此，应尽量避免冲击和其他不正常的因素。 3. 实验结果的误差评估：通过评估所得实验结果的误差，可以更好地了解实验结果的可靠性。误差分析方法包括数学统计分析和可靠性分析等。 在实际应用中，滑动摩擦力大小的实验改进可以在许多领域中得到应用。例如，在车辆制造、机器设备、摩擦材料和润滑剂等方面均具有重要应用。因此，进行更准确和可靠的滑动摩擦力实验是非常必要的。 总之，滑动摩擦力大小的实验改进是提高实验准确性和可靠性的关键因素。通过采用精密的测试设备、控制实验参数、多次测试并取平均值等方法，可以获得更准确和可靠的结果。在实际应用中，滑动摩擦力的大小对于许多工程领域都具有重要意义。
“探究滑动摩擦力大小”实验的改进 在高中物理必修1《沪科版》即上海科技教育出版社的第三章第三节摩擦力在研究影响滑动摩擦力大小因素的实验时，首先要明确滑动摩擦力的测量方法，在初步补充了二力平衡的概念后，学生也初步明白了用弹簧秤测的是拉力，要把它看成和摩擦力大小相等，必须符合：拉力水平，物体匀速直线运动，如下图一所示，但让学生自己动手操作。学生觉得很难，由此对实验的结论有所怀疑。 图一 一【教材缺陷】 笔者认为教材实验设计的缺陷是： 一、手拉测力计，难以保证滑块作匀速直线运动； 二、滑块在作变速运动时示数不稳定，难于甚至无法读数 三、是在较为粗糙的接触面上，用测力计拉动滑块，每时每刻的示数差异较大。 由于教材上的实验设计存在着上述缺陷，故教师在教学过程中困难重重，无法圆满解释学生提出的问题实验装置， 二【改进装置】 经过笔者仔细研究并实践设计了如图所示的实验装置，可以解决上述存在的困难。
实验结构如图所示 1. 弹簧秤固定在铁架台上，在铁架台的横杆（带有螺丝及螺母）用来调节弹簧测力计的左右位置。 2. 在平板上，有一定滑轮，采用顶针式轴承，这样可以减小摩擦，用以固定可动定滑轮，便于上下移动定滑轮，保证拉动木块的细线是水平的。 3. 带摇动手柄的轮轴，人可以用手转动，让物体和皮带相对滑动。 4、木板车下面的小轮采用顶针式轴承，这样可以减小摩擦。 5、螺丝支架可以调节皮带轮的高度，使得拉物体的细绳保持水平。 三【装置功效】 1. 改变木块与小车的接触面积，同时调整可动定滑轮的位置，保证细线水平。可以证明摩擦力的大小、动摩擦因数与接触面积无关。 2. 可以证明摩擦力的大小与正压力成正比的关系。（增加物体上砝码的个数） 3. 可以在木块的各表面上粘贴上细砂纸等材料改变粗糙程度，证明摩擦力与动摩擦因数有关，并求出相应的动摩擦因数的数值。 4. 通过手柄转动改变小车的运动状态,观察摩擦力的变化，证明摩擦力的大小与相对运动状态无关（匀速或变速）。 5. 演示最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小关系。 四【装置优点】 1.变很难控制的木块匀速滑动为皮带轮的转动，实现接触小车的相对运动,可以任意改变小车相对于物体的速度，及相对运动状态（匀速或变速）。 2.变木块的匀速运动为相对运动的平衡状态，测力计竖直放置减小了弹簧与外壳之间的摩擦，同时，在静止状态下读数，大大减小了读数误差。 五【实验方案】 1、一个量受几个因素影响时，怎样才能知道每个因素对这个量产生怎样的影响呢？ 2、为了得到准确的探究结论，就要进行定量研究，在该探究活动中需要准确测量那些物理量，怎样测量？ 3、根据牛顿第一定律和二力平衡和知识，在测量时应注意些什么？为什么要这样？ 请你认真思考以上提出的问题，根据图中所给的实验仪器，边操作边设计方案，分别验证各个猜想，并将你的设计方案用一句话概括并记录下来：
“探究影响摩擦力大小的因素”实验改进 设计 湖北省襄阳市保康县两峪乡麻坪小学（441600）栾祥虎 1教科书中的实验及存在的缺点 鄂教版小学科学4年级下册“笔杆上橡胶套的作用”一节中，对“探究影响摩擦力大小的因素”的实验设计，见图1。 1.1实验步骤 （1）把木块放在玻璃上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记录弹簧测力计的示数； （2）再把木块依次放在长木板、砂纸、毛巾、橡胶垫上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，分别记录弹簧测力计的示数。 通过测出上述5种情况下的拉力的大小，从而间接地测出木块和各种不同材料之间的摩擦力大小，探究得出滑动摩擦力与物体接触表面粗糙程度有关的规律。每一步探究的核心都是用测力计测出滑动摩擦力的大小，而测出滑动摩擦力的关键是：①要让测力计水平匀速直线拉动木块运动；②使测力计指针示数稳定而便于读数；③使示数值等于木块受到的滑动摩擦力的大小。 1.2实验缺点 （1）手拉测力计，难以保证木块作匀速直线运动，实际操作中几乎是不可能做到的； （2）木块在作变速运动时弹簧测力计的示数不稳定，难以读数甚至无法读数；
（3）在较为粗糙的接触面上，用测力计拉动木块，每时每刻手的用力大小可能不均，导致测力计示数差异较大。 由于教材上的实验设计存在着上述缺陷，误差太大，且要求操作精度相对较高，故对于小学生而言，在分组实验过程中必然困难重重，成功率较低，误差较大，有时甚至会得出相悖的实验结果。 2改进实验 实验装置如图2所示。 2.1实验器材 铁架台1个、弹簧测力计1个、小木块1个、长木板1块、玻璃板1块、砂纸1张、毛巾1条、橡胶垫1块、细绳2根。 2.2实验步骤 （1）将弹簧测力计一端固定在铁架台上，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。实验时用手拖动长木板，然后读出弹簧测力计的示数，即可测出木块和木板之间的摩擦力。 （2）在下面的木板上依次更换玻璃、砂纸、毛巾、橡胶垫，并分别将其与下面的长木板固定成一体，与长木板一起拖动，分别读出弹簧测力计的示数，即可测出木块和各种不同材料之间的摩擦力大小。 3实验改进后的优点 （1）由于滑动摩擦力大小与物体运动速度快慢无关，因此长木板被抽动的速度大小不受任何限制；使长木板滑动，而小木块却相对地面静止，无论木板运动速度如何，小木块均受到平衡力的作用，操作简单，易于控制，成功率高。
物理实验中减小摩擦误差的方法与技巧 摩擦力是物体相对运动时产生的一种阻碍力，它在物理实验中常常会带来误差。为了减小摩擦误差，科学家们经过不断的实践和探索，总结出了一些方法和技巧。本文将介绍几种常见的减小摩擦误差的方法。 首先，选择合适的材料是减小摩擦误差的关键。不同材料之间的摩擦系数是不 同的，因此在实验中选择摩擦系数较小的材料可以有效减小摩擦误差。例如，在实验中使用润滑剂可以降低摩擦系数，从而减小误差。此外，还可以选择光滑的材料表面，以减小摩擦力的产生。 其次，改变实验条件也是减小摩擦误差的一种方法。例如，在实验中可以控制 温度和湿度，因为温度和湿度的变化会影响材料的表面状态，进而影响摩擦力的大小。另外，还可以改变实验装置的设计，使得摩擦力的影响最小化。例如，在实验中可以使用滚动摩擦代替滑动摩擦，因为滚动摩擦相对较小，能够减小误差。 此外，注意实验操作的细节也是减小摩擦误差的关键。在进行实验之前，应该 对实验装置进行充分的清洁和检查，以确保没有杂质和损坏的部分。在实验过程中，要注意操作的轻柔和稳定，避免产生额外的摩擦力。同时，还要注意实验装置的摆放位置和角度，以减小外界因素对实验的干扰。 除了上述方法和技巧外，减小摩擦误差还可以通过数据处理和分析来实现。在 实验数据处理时，可以采用平均值法来减小个别数据的误差对结果的影响。此外，还可以进行误差分析，确定误差的来源和大小，并采取相应的措施来减小误差。例如，可以通过增加数据采集的次数来提高数据的准确性，或者通过改进实验装置的设计来减小系统误差。 综上所述，减小摩擦误差是物理实验中非常重要的一环。选择合适的材料、改 变实验条件、注意实验操作的细节以及进行数据处理和分析，都是减小摩擦误差的
《研究影响滑动摩擦力大小的因素》实验的改进设计方案一、课标要求 摩擦力是教材中的一个难点，教材力求通过实验，让学生获得最直接生动的实验事实，知道影响滑动摩擦力大小的因素；通过此实验还能进一步让学生熟悉科学探究的过程与方法，培养科学严谨的实验习惯和实事求是的科学态度，以与协调能力与合作精神。因此如何组织开展好实验探究活动、提高实验的成功率，使实验现象更直观、实验结果更准确，是教学中的重中之重。 二、实验原型与不足之处 原实验将摩擦板水平放置平稳，摩擦块置于其上， 用弹簧测力计匀速拉动摩擦块，读出弹簧测力计的拉力， 根据二力平衡知识，就可以得到滑动摩擦力的大小。改变 摩擦板表面和在摩擦块上加砝码重做上述实验，通过实验 数据可验证摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，与接触 面积大小无关。在此实验中存在以下几点不足之处： 1．用弹簧测力计匀速拉动摩擦块十分困难，不易做到。实验效果比较差； 2．要读出运动中的弹簧测力计示数，误差较大； 3．用加砝码改变压力的办法，很容易让学生得出“影响滑动摩擦力大小的因素是物体重力和接触面的粗糙程度”这种错误结论。 三、实验创新之处 1．弹簧测力计相对静止，便于准确读数，减小误差； 2．用力拉动摩擦板使它在弹簧测力计下滑动，可以不做匀速直线运动，降低了实验操作难度；3．用手施加压力替代加砝码，使实验更具有直观性，更容易得出实验结论； 四、实验器材 摩擦板（两个表面粗糙程度差异明显）1块、条形盒弹簧测力计（0-1N）1个、铁架台1个。 五、实验装置图 实验装置如图所示。
弹簧测力计 摩擦块 铁架台（带 铁环和十字 夹） 六、实验原理 二力平衡知识。当弹簧测力计静止时，弹簧测力计受到滑动摩擦板的滑动摩擦力和挂钩受到的拉力大小相等。读出弹簧测力计的示数就知道了滑动摩擦力的大小。 七、实验步骤 1．将摩擦板放在水平桌面上； 2．将弹簧测力计放在摩擦板上； 3．将弹簧测力计的挂钩钩在铁架台的铁环上，调节十字夹的高度使弹簧测力计与摩擦板平行接触；4．用力缓慢拉动摩擦板，读出弹簧测力计的示数并做好记录；
《两种摩擦力实验的改进》创新物理实验设计 （一）、实验原理及实验装置的设计 1、摩擦力演示滑块—静摩擦力和滑动摩擦力的实验演示装置 （1）结构 其结构如上图所示，主要由大滑块①、小滑块②、两个挂钩③、带触点的弹性金属片④、红色和绿色指示灯⑤（也可以用发光二极管来代替小灯），电池或电池组⑥。在中空的大滑块
与内部的小滑块之间通过绞连相连接，小滑块底部略突出，与接触面直接接触，当两部分有相对运动时，弹性金属片受到挤压，使电路部分接通。外部开有两个箭头形的指示窗口（如外形图所示），右上角是内部电路原理图，是由两个发光二极管组成的并联电路，由弹性金属片组成开关K1、 K2，（在不受挤压时开关处于断开状态）。 （2）工作原理： 当把整个装置静止放置在水平面上时，开关K1、 K2处于断开状态，小灯L1、L2不发光，箭头窗口不指示，当向右拉动大滑块时，小滑块底部受到向左的摩擦力，此时小滑块还没动而大滑块有向右的相对运动，左侧开关K1受到挤压而接通，指示灯亮，显示箭头表示摩擦力向左；当向左拉动滑块时，同理，开关K2因受到挤压而接通，小灯指示箭头向右，表示受到了向右的摩擦力。 此装置不仅可以指示滑动摩擦力的方向，也可以指示静摩擦力的方向。 2、传送带装置 如图所示如图，是在支架上固定两个木质滚轮，（轮子要保证能灵活地转动），在轮子上套一个闭合的传送带。装有摇把，可以用手转动摇把，带动传送带顺时或逆时转动，还可以随意改变的转动的快慢。以此来研究在放在传送带上的物体所受到的摩擦力（结构和原理如下图所示）。 3、实验设计的背景 摩擦力是学生在初中就学过的内容，但在实际判断中，学生存在一定的困难，这关键在于，缺少较为形象的物理模型。因而学生不能把理论与实际情境联系起来，在学生中往往存在一些错误认识，例如，摩擦力是否一定是阻力？是否只有静止的物体才受静摩擦力？对于这样的问题，如果没有有效的实验来创设情景，学生难以有更深刻的理解。一般地，很多老师是用一把毛刷，根据在运动中刷毛的倒伏来形象地反映摩擦力的方向与动动运趋势方向之间的关系。但是在实验中，现象还是不够明显，不能给学生留下深刻的印象。用摩擦力演示器则能更好地来演示这两种摩擦力。
测量滑动摩擦力实验的改进 摘要：通过学习初二物理人教版第八章第3节《摩擦力》，其中课本中有探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验。实验是利用二力平衡原理间接测出滑动摩擦力的大小，但是在实际实验操作中发现该实验有些不足之处。本文在此实验的基础上做了适当的改进，使得测量结果更加精确。 关键词：滑动摩擦力 测定方法 匀速直线运动 弹簧测力计 摩擦力是初中物理的重要内容，也是一个难点。在我们身边摩擦力可以说是无处不在、实例很多，初中阶段我们重点研究滑动摩擦力。明确滑动摩擦力大小由什么因素决定等问题，最好的方法就是通过实验探究。测定动摩擦因素实验就是其中重要的实验，通过本实验可以感受物体接触面之间摩擦力的存在，探究摩擦力大小的决定因素，以感性的实践方式探究理性的问题，下面就“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验方法的特点进行探索分析。 一、研究影响滑动摩擦力大小因素的实验 实验选用器材： 正方体木块、读数准确的弹簧测力计、粗 糙程度均匀的长木板、毛巾、砝码。 实验方法： 在桌面上放木块，弹簧测力计挂在木块上，用手拉弹簧测力计使木块做匀速直线运动，根据二力平衡的知识，当用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动时，木块在水平方向只受到弹簧测力计对它的拉力和木板对它的滑动摩擦力，弹簧测力计示数的大小就反映了滑动摩擦力的大小。 实验步骤： (1)、用弹簧测力计拉动木块在比较光滑的木板上匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。 (2)、在木块上加放一个钩码，用弹簧测力计拉动木块在木板上匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。 (3)、取下钩码，用弹簧测力计拉动木块在毛巾表面匀速滑动，并记录弹簧测力计的示数。 实验结论： 弹簧秤 图 1
基于Phyphox软件的居家物理实验改进作者：龚圣卿李秀燕林钦 来源：《中学理科园地》2021年第05期
摘要：以利用智能手机Phyphox APP进行滑动摩擦力实验的改进为例，介绍在脱离了物理实验室配套仪器的特殊情况下，如何利用生活中的小物件结合Phyphox软件开展“居家物理实验”，为“疫情”等特殊时期如何开展中学物理实验教学提供参考途径。
关键词：Phyphox软件;中学物理;居家实验;滑动摩擦力 2020年春季，新型冠状病毒肺炎的肆虐，致使全国大中小学不得不推迟开学时间，为了响应教育部提出的“停课不停教，停课不停学”的要求，形式各样的在线教学正如火如荼开展着。中学物理是一门注重实验的自然科学基础课程，脱离了物理实验室的配套仪器，开展“居家物理实验”成了疫情特殊时期解决基础物理实验教学困境的有效途径。 而今智能手机的功能已不再局限于通讯，它通常集成了许多精度和灵敏度都极高的传感器，装载相应的软件就可将智能手机变成一个移动的物理实验平台。Phyphox （全称为physical phone experiments）是德国RWTHAACHEN大学设计研发的一款手机应用软件APP，安卓或IOS系统均可装载。它通过调用手机的内置传感器，结合手机的运动及手机周围环境的变化进行数据的测量、采集与分析;功能涵盖力、声、光、磁等诸多物理实验;可测量压力、加速度、光照强度、磁场强度等基本物理量;它的主场景以录屏的方式展示数据的变化，副场景以摄像的方式记录了手机的运动，从而将采集到的数据生成相应的数字记录或图像，也可导出Excel数据以供进一步的处理;还配备一些实用工具如计时器、倾角测量、音频发生器等供实验者调用。此外，Phyphox还可用于研究转动、震动、碰撞等多种基本运动[ 1-2 ]。可见，安装了Phyphox软件的智能手机是开展“居家实验”的优质助手，也为教师改进传统实验提供新的思路。 1 传统摩擦力实验方案的不足 人教版高中物理必修一教材中，滑动摩擦力实验是必做的测定性实验，需要学生具有测量滑动摩擦力的实验技能。《普通高中物理课程标准（实验）》对该内容的要求是“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力”。其中，“通过实验”是过程性要求，“认识”“能用”是知识与技能维度的要求[ 3 ]。 教材设计的实验方案如图1所示，它通过改变接触面的粗糙程度，利用弹簧测力计匀速缓慢拉动小物块来观察摩擦力的变化情况。此方案虽然操作简单，学生易理解，但是用手拉动弹簧测力，很难保证小滑块作匀速运动，运动中的弹簧测力计不易读数，教学效果不佳。 针对教材方案的不足，诸多学者对该实验进行改进与优化[ 4 ]，但这些改进方法却存在诸如不具备便捷性、皮带速度不易控制、仪器不易普及等新的問题。而且由于仪器设备的受限，它们均不适用于“居家实验”的开展。而Phyphox软件可调用内置加速度传感器，能够测量物体运动过程的加速度，结合牛顿第二定律，即可研究物体运动过程所受摩擦力大小。 下面就如何利用安装了phyphox软件的智能手机，结合居家生活用品，探究滑动摩擦力的“居家”实验作详细阐述，以此抛砖引玉，开拓“居家”物理实验新思路。 2 巧用Phyphox软件探究滑动摩擦力
探究摩擦力大小实验及实验改进的方法 方法一 本实验的重点在于设计实验。1、用控制变量的思想让可能影响滑动摩擦力的某一因素发生变化，提出具体的做法，特别是研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系时，我们要控制压力和接触面粗糙程度相同，因此应使用几个面面积不同，但各面粗糙程度相同的同一木块。依据实验结论，我们还可以比较两不同物体表面的粗糙程度。即压力相同时，滑动摩擦力大，表示接触面粗糙。如比较大小、形状相同的木块和铁块，那个表面粗糙时，采用将两物块叠放，以保证两次对水平面的压力相同，测出滑动摩擦力，力较大的那个面更粗糙。2、用替代的方法，运用二力平衡的知识，测滑动摩擦力的大小。因此就要注意，木块水平放置，弹簧测力计需沿水平方向匀速拉力木块，同时读出示数的大小，也就是滑动摩擦力的大小。 实验改进：弹簧测力计需沿水平方向匀速拉力木块，比较难做到，我们可以固定弹簧测力计而拉木板。拉动木板就不用匀速。 方法二 物理探究实验：影响摩擦力大小的因素 探究准备： 弹簧测力计，长木板，棉布，毛巾，带钩长方体木块，砝码，刻度尺，秒表。探究指导： 关闭发动机的列车会停下来，自由摆动的秋千会停下来，踢出去的足球会停下来，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了摩擦力。 运动物体产生摩擦力必须具备以下三个条件：1.物体间要相互接触，且挤压； 2.接触面要粗糙； 3.两物体间要发生相对运动或有相对运动的趋势。三个条件缺一不可。 摩擦力的作用点在接触面上，方向与物体相对运动的方向相反。由力的三要素可知：摩擦力除了有作用点、方向外，还有大小。 提出问题：摩擦力大小与什么因素有关？ 猜想1：摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关。 猜想2：摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。 猜想3：摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两种物体间接触面积的大小有关。探究方案： 用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的摩擦力；改变放在木块上的砝码，从而改变木块与长木板之间的压力；把棉布铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度；改变木块与长木板的接触面，从而改变接触面积。
实验七探究影响滑动摩擦力大小的因素 命题热点 1．测量滑动摩擦力的原理(转换法的应用)：用弹簧测力计拉着物体在水平面做匀速直线运动，利用 原理知，弹簧测力计示数滑动摩擦力的大小。 2．控制变量法的应用 (1)探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系：保持接触面粗糙程度不变，改变大小。 (2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系：控制压力大小不变，改 变。 3．实验误差分析：实验中很难控制物体做匀速直线运动，或弹簧测力计运动中读数导致读数不准确。 4．实验方案的改进：实验过程中很难保证物体做匀速直线运动，可改进方案，如图甲、乙所示。 5．实验结论：滑动摩擦力的大小跟压力和接触面的粗糙程度有关，压力越，接触面越，滑动摩擦力越大。 例题 如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，实验所用的长木板，一面比较光滑，另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验，得出数据如表所示： 实验序号长木板表面木块放置方式拉动木块的个数弹簧测力计示数/N
(1)实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据 的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。 (2)由实验序号可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关。 (3)由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的有关。 (4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进，用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现 效果更好。图乙实验中(选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。 (5)根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具 体做 法： 。 补充设问 (6)在同一次实验中,同学们发现，当用不同的速度匀速拉木块，弹簧测力计的示数不变，说 明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小(选填“有关”或“无关”)。 (7)实验中，如果弹簧测力计示数不稳定，可能原因是。(填写字母序号) A．木板过长B．木块运动的速度太大C．木板的粗糙程度不均匀 (8)由实验序号③④可得出的结论是：滑动摩擦力的大小与接触面的大小(选填“有关” 或“无关”)
滑动摩擦力实验改进实例 作者：汤祖军张小青 来源：《成才》 2015年第12期 湖北省荆州市实验中学汤祖军 湖北省石首市新厂初级中学张小青 摩擦力是经典力学的一个概念，在初中学习甚至以后的高中学习阶段都是一个重难点。摩 擦力指两个相互接触的物体，当它们作相对运动或有相对运动趋势时，在接触面会产生一种阻 碍相对运动或相对运动趋势的力。滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面滑动时所产生的摩 擦力。这时，相互接触的两个物体之间产生了相对运动，而滑动摩擦力具体表现为阻碍两个物 体之间的相对运动。因此，滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。通过实验我们可以 得出滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度及两个接触面之间的压力大小有关。具体的关系为：在接触面受到的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大滑动摩擦力越大；在接触面受到的压 力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力就越大。在初中物理中，我们将摩擦力分为三种即静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。 关于滑动摩擦力的教学却是初中物理教学中一个难点和重点。摩擦力是初中物理力学中的 最基础的知识，是力学中重要的台阶，滑动摩擦力对于物体的受力分析以及作力的示意图都很 重要。它是今后学习运动和力、二力平衡、压强、浮力等概念规律的基础。 现使用的人教版物理教材中八年级下册第八章第三节的内容为摩擦力，在该章节中有一个 重要的实验研究“影响滑动摩擦力大小的因素”。本实验的核心内容是：用测力计测出滑动摩 擦力。实验方案的思想是：通过控制变量法测出滑动摩擦力，即在研究多因素问题时只改变多 因素中的y 一个量，而控制其他的量不变。从而探究得出影响滑动摩擦力大小的因素。 实验中要测出滑动摩擦力的原理是根据二力平衡的知识，让测力计水平拉动木块作匀速直 线运动。由于二力平衡弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力大小。这样当指针 示数稳定时，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。多数教师在处理本节教 材时，都有一种感觉：若按照所使用的人教版教材上的实验装置和步骤做实验，不仅操作过程 中难度比较大，而且实验误差大，以至通过实验得出的结果与理论相反。这样就迫使我们去寻 找更好的方法来做该实验，从而得到更加准确地实验结果。 一、实验存在的问题 课改后，关于人教版物理教材中探究滑动摩擦力大小的影响因素实验有两个版本。鉴于原 人教版中实验存在瑕疵，才出现了现行物理教材中的实验改版。 该实验的实验原理为由于弹簧测力计的拉动下木块做匀速直线运动，处于平衡状态。此时 根据二力平衡，弹簧测力计的示数就是木块所受到的滑动摩擦力的大小。因此探究“影响滑动 摩擦力大小因素”实验是否成功，其关键在于弹簧测力计的拉力作用下木块能否作匀速直线运动。实验时误差产生的两个原因就是：一是不易在让木块做匀速直线运动；二是弹簧测力计的 读数不准确。（如果无法保证弹簧测力计做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数也就不稳定；还有一个方面接触面较为粗糙，用测力计拉动木块运动时，弹簧测力计本身在运动，不是处于 静止状态的弹簧测力计的示数在不同的时刻有变化。这两个方面的原因使弹簧测力计的示数不 可靠。）课本的实验中这两个问题都没有得到解决。一方面课本中是直接用手拉动弹簧测力计的，人为因素的影响很难使木块一直做匀速直线运动，这样弹簧测力计的示数就不能代表滑动