摩擦力与滑动速度实验探究摩擦力的关系

设计实验依据

《普通高中物理课程标准》的目标要求。

教材分析

该实验是摩擦力一节的重点，而摩擦力是后面内容学习的基础，因此，教学时要把主动权放给学生，让学生经历科学探究的过程，体验探究的乐趣和成功的喜悦，教师要发挥好引导和组织的作用。

学情分析

学生在初中已经学过“影响滑动摩擦力因素”的相关知识，学生的数学及信息技术与初中相比有了更多的获取。学生有能力对实验数据分析后形成定量的认识。

实验目的

探究滑动摩擦力的大小。

实验原理

二力平衡。木块相对于纸带滑动，而木块相对于拉力传感器是静止的。因此拉力传感器拉木块的力和木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，即拉力传感器的示数和滑动摩擦力的大小相等。

实验器材

拉力传感器、拉力测试架、电脑、细线、木块、钩码、传送带、纸带。

实验设计

一、原实验不足之处

1、原实验要求用弹簧测力计拉着木块在长木板上做匀速直线运动，而在实际操作中，让物体做匀速直线运动很难做到，导致弹簧测力计的示数不稳定。

2、由于弹簧测力计是运动的，所以读数不方便也不准确。

二、实验创新与改进之处

1、实验中只要求木块下的纸带滑动，不要求做匀速直线运动，便于操作。

2、由于拉力传感器是静止的，使示数更稳定，读数更方便准确。

3、由于拉力传感器与电脑相结合，并采用多媒体显示了力值的变化图像，更清晰的把所需要的数据呈现出来，实验现象更明显，效果更好。

三、原实验装置图与创新实验改进图

1、原型实验装置图：

2、创新实验装置图：

实验步骤

1、首先把拉力传感器固定在拉力测试架上，将传送带和拉力测试架放在水平桌面上并调整高度，使拉着木块的细线与连接拉力传感器的细线穿过小孔，并且在同一水平直线上。

2、沿水平方向使传送带上的纸带在木块下面滑动，木块上不放钩码，放1个钩

码，放2个钩码，观察力值的变化图像，并把相应的数据记录在表1中。

3、取下木块，换上接触面不同的另一个木块，让纸带在木块下面滑动，观察力值的变化图像，并把相应的数据记录在表2中。

探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关实验报告

班级 初三11班 姓名 郑菲凡 座号 46号

课题名称 探究影响滑动摩擦力大小的因素

实验目的 1. 学会用控制变量法测量滑动摩擦力

2. 培养学生实验操作的能力

实验原理 二力平衡（因为物体在水平方向上只受到两个力的作用，分别是使物体向前运动的拉力和阻碍物体运动的滑动摩擦力，所以只要使物体做匀速直线运动，这两个力就可以相互平衡，它们的大小就会相等。从而只要测出拉力的大小，就可以推出滑动摩擦力的大小）

实验器材 毛巾、木块、弹簧测力计、两个50g的钩码和长木板

实验步骤 探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系的实验步骤：

（控制木块与木板之间的粗糙程度不变，改变木块对木板的压力大小，从而探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系）

1.用弹簧测力计测量木块的重力，读出木块的重力，将数据填入表格

2.用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的拉力大小，推出滑动摩擦力的大小

3.增大木块对木板的压力，在木块上放上两个50g的钩码，记录此时木块对木板的压力

4.用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动，记录此时弹簧测力计的拉力，推出滑动摩擦力的大小

探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系的实验步骤：

（控制木块对木板的压力大小不变，改变木块与木板之间的粗糙程度，从而探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系）

1.保持木块对木板的压力不变（木块上放上两个50g的钩码），将毛巾平铺在木板上，用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的拉力大小，推出滑动摩擦力的大小

2.对比探究滑动摩擦力大小与压力大小关系的实验步骤3、4推出的摩擦力大小，得出结论

数据（现象）记录及处理

次数 接触面材料 压力/N 拉力/N 摩擦力/N

1 木板 1.2 0.2 0.2

2 木板 2.2 0.5 0.5

1 图1 滑动摩擦力的实验探究

一、滑动摩擦力：

1、 常见问题：（1）不能正确分析物体是否受滑动摩擦力

（2）认为滑动摩擦力总是等于拉力

（3）混淆压力、重力和质量

2、定义：两个 的物体，当它们发生 运动时，就会在接触面上产生一种阻碍 的力，这就是滑动摩擦力．

3、实验原理：

4、实验器材：带滑轮的长木板、木块、弹簧测力计、报纸、毛巾、钩码、铁架台

5、实验探究：如图1所示组装实验器材，将报纸或毛巾平整的铺在木板上，再把木块放在其上，分别探究拉力大小、拉动的速度、压力、接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响，完成表1：

表1 探究滑动摩擦力的影响因素

6、实验结论：（1）该实验相比于课本实验有什么好处：

（2）向右拉动报纸，报纸相对于木块在向 运动，木块对报纸有一个向 的滑动摩擦力，根据力的作用是 的，所以，报纸对木块一个向右的滑动摩擦力，它们是一对 ；木块相对于地面是静止的，弹簧的拉力总是 向右的滑动摩擦力，它们是一对 ．

（3）滑动摩擦力只能根据 原理来判断，一旦判断出来，不管 、

如何改变，只要 和 不变，它就不改变．

7、拓展实验：分别按下图组装实验，缓慢拉动报纸，粗略探究报纸对木块的滑动摩擦力与弹簧拉力的关系（考虑滑轮重和摩擦）

实验次数 1 2 3 4 5

改变因素 缓慢拉动报纸 缓慢拉动毛巾 较快拉动报纸 放钩码后缓慢拉动报纸 用较大的力拉动报纸

实验探究 滑动摩擦力的影响因素

一、实验目的:

1.让学生经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程.

2.体会怎样进行科学的猜想，理解在研究多因素问题中运用“控制变量法”的思想方法。

二、情景引入:

初中物理学习及生活经验告诉我们,滑动摩擦力与我们的生活息息相关,有时我们要增大摩擦加以利用,有时要减小摩擦,那如何增大减小摩擦呢?我们必须先来探究滑动摩擦力的影响因素.

三、方法引导:

可将长木板放在水平桌面上，把小木块放在长木板上，用弹簧秤(或钩码)水平拉小木块做匀速直线运动，根据两力平衡可得,滑动摩擦力大小等于弹簧秤的读数(或钩码重力)。

四、实验方案: (小组讨论,方案汇总)

预测:

（1）猜想与假设：

学生根据已有的科学知识、经验、通过思考相互讨论，派代表发言，做出猜想：有的同学认为滑动摩擦力大小可能与物体运动的快慢有关；有的同学认为可能与物体接触面积的大小有关；有的同学认为可能与物体接触面的性质有（如粗糙程度、材料）有关；有的同学认为可能与物体的压力大小有关。

（2）制定计划与设计实验：

学生通过讨论制定计划并确定实验方法——控制变量法，并依据此绝大多数同学设计实验方案如下：将长木板放在水平桌面上，把小木块放在长木板上，用弹簧秤(或钩码)水平拉小木块做匀速直线运动，根据两力平衡知滑动摩擦力大小等于弹簧秤的读数。

（3）器材:带有滑轮的长木板,小木块,弹簧秤或钩码 （4）进行实验、收集数据：

每4人为一组操作实验、合作学习、自主探究。（以下实验过程由学生完成，教师巡视教室，参与指导）。

① 在接触面积、接触面性质、接触面间的压力一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与物体运动速度的关系：

物体匀速运动速度 摩擦力F/N 结论

快 0.80 滑动摩擦力与物体运动速度无关 中 0.78

慢 0.82

②在物体运动速度、接触面性质、接触面间的压力一定的条件下（控制变量法），研究滑动摩擦力与接触面积关系：