申進會 陳寶甫

(大城縣第一中學 河北 大城 065900)

滑動摩擦力是高中教學的重點，滑動摩擦力方向是學生學習中的難點.由于學生頭腦中物理情景的匱乏，以及受前置認知結(jié)構(gòu)的影響，學生常把“滑動摩擦力方向跟物體相對運動的方向相反”的表述錯誤的記成(或理解成)：滑動摩擦力方向跟物體的運動方向相反.鑒于此，我們自行制作了滑動摩擦力方向演示器，通過實驗演示，再現(xiàn)相應的物理情景，使學生深刻認識了滑動摩擦力方向遵循的規(guī)律.

1 演示器結(jié)構(gòu)

如圖1所示，1為10 cm×8 cm×0.7 cm玻璃磚1塊，長約7 cm毛線4根一端固定在玻璃磚底面；2為40 cm×30 cm木板1塊，上面用圖釘固定毛巾，右端固定一小滑輪；3為支架箱和驅(qū)動輪軸1套，金屬導軌桿1根；長約60 cm細繩1根.

圖1

2 演示原理

玻璃磚相對木板運動時，用毛線的平行指向表示玻璃磚受到的滑動摩擦力方向.

3 操作演示

實驗一：讓木板靜止不動，拉動玻璃磚，觀察毛線的平行指向.得出玻璃磚受到的滑動摩擦力方向與其運動方向相反.

實驗二： 細繩一端系于玻璃磚上，另一端系在支架箱左端，轉(zhuǎn)動輪軸驅(qū)動著木板向右運動，玻璃磚靜止不動，毛線平行指向右側(cè).得出靜止的玻璃磚也可受滑動摩擦力.

實驗三：細繩一端系于玻璃磚上，繞過木板右端的小滑輪，另一端系在支架箱左端，轉(zhuǎn)動輪軸驅(qū)動著木板向右運動，觀察到玻璃磚也向右運動，且玻璃磚比木板運動得快，毛線平行指向左側(cè).

實驗四：細繩一端系于木板左端，繞過玻璃磚上的滑輪，另一端系在支架箱左端，轉(zhuǎn)動輪軸驅(qū)動著木板向右運動，觀察到玻璃磚也向右運動，且玻璃磚比木板運動得慢，毛線平行指向右側(cè).得出玻璃磚受到的滑動摩擦力方向與玻璃磚的運動方向相同.

圖2

實驗五：細繩一端系于玻璃磚上，穿過限位孔，另一端纏繞并固定在輪軸的輪上，轉(zhuǎn)動輪軸驅(qū)動著木板向右運動，同時玻璃磚在細繩的作用下，沿著金屬導軌桿向y坐標軸正向運動，觀察到毛線平行指向右偏y坐標軸負向，如圖2所示.得出玻璃磚受到的滑動摩擦力方向與玻璃磚的運動方向不在同一直線上.

4 分析與結(jié)論

物體受到的滑動摩擦力方向有可能與其運動方向相反，也可與其運動方向相同，還可與其運動方向不在同一直線上，靜止的物體也可受到滑動摩擦力.因此，滑動摩擦力方向與物體的運動方向無關(guān)，而與物體的相對運動方向相反，即玻璃磚受到的滑動摩擦力方向，與玻璃磚在木板上留下劃痕的方向相反，把毛巾換成細沙可驗證此結(jié)論.