测量滑动摩擦力实验的改进

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。