賈曉瑞

摘 要： 通過(guò)常見(jiàn)事例或?qū)嶒?yàn)了解摩擦力，讓學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，認(rèn)識(shí)決定摩擦力大小的因素，以及增大和減小摩擦的方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究分析數(shù)據(jù)、交流、合作經(jīng)歷探究的過(guò)程，感悟科學(xué)探究方法，提高學(xué)生的探究能力，激發(fā)學(xué)生探求科學(xué)規(guī)律的興趣。

關(guān)鍵詞： 摩擦力 影響因素 實(shí)驗(yàn)探究

一、實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容及意義

摩擦現(xiàn)象是日常生活中隨時(shí)隨地可以感受到的，學(xué)生有豐富的感性認(rèn)識(shí)。感性認(rèn)識(shí)只是感性認(rèn)識(shí)，本文通過(guò)常見(jiàn)事例或?qū)嶒?yàn)了解摩擦力，讓學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)上升到一個(gè)較高的層次，認(rèn)識(shí)摩擦力的存在和對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的作用；認(rèn)識(shí)決定摩擦力大小的因素；認(rèn)識(shí)摩擦力的利與弊，以及增大和減小摩擦的方法。出于這樣的目的，結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“摩擦”教學(xué)的要求，根據(jù)教材內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際我們一起探究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)？不僅讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)猜想學(xué)習(xí)科學(xué)猜想，通過(guò)“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”學(xué)習(xí)控制變量法，學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，通過(guò)分析數(shù)據(jù)、交流、合作經(jīng)歷探究的過(guò)程，感悟科學(xué)探究方法，提高學(xué)生的探究能力，激發(fā)學(xué)生從身邊最平常最一般的事物中探求科學(xué)規(guī)律的興趣。

二、實(shí)驗(yàn)探究的方法

“從生活走向物理”的教學(xué)理念既是從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，又是符合人們的認(rèn)識(shí)規(guī)律。基于此，我們首先通過(guò)生活中的例子：關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的列車會(huì)停下來(lái)，自由擺動(dòng)的秋千會(huì)停下來(lái)，踢出去的足球會(huì)停下來(lái)等，運(yùn)動(dòng)的物體之所以會(huì)停下來(lái)是因?yàn)槭艿侥Σ亮?。兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力就叫摩擦力。在明白什么叫摩擦力的概念后，我們通過(guò)猜想與假設(shè)：猜想1：摩擦力的大小可能與接觸面所受的壓力有關(guān)；猜想2：摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)；猜想3：摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦力的兩種物體間接觸面積的大小有關(guān)；猜想4.摩擦力的大小可能跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。提出“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”這個(gè)問(wèn)題，然后引導(dǎo)和組織學(xué)生自主探究。

三、實(shí)驗(yàn)探究的理論依據(jù)

運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生摩擦力必須具備以下三個(gè)條件：一是物體間要相互接觸，且擠壓；二是接觸面要粗糙；三是兩物體間要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。根據(jù)力的三要素我們知道：摩擦力除了有作用點(diǎn)、作用方向外，還有大小。摩擦力的作用點(diǎn)在接觸面之間，方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。根據(jù)兩力平衡的條件，作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直線上，這兩個(gè)力就平衡。在平衡力的作用下，靜止的物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)動(dòng)的物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，摩擦力等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)想與計(jì)劃

準(zhǔn)備好：彈簧測(cè)力計(jì)、長(zhǎng)木板、棉布、毛巾、帶鉤長(zhǎng)方體木塊、砝碼、刻度尺、秒表。

實(shí)驗(yàn)1：在二力平衡知識(shí)的指導(dǎo)下，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)上顯示出拉力的大小就等于摩擦力的大小，這樣就測(cè)出木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力；實(shí)驗(yàn)2：在木塊上加上砝碼，這樣通過(guò)改變木塊與長(zhǎng)木板之間不同的壓力驗(yàn)證木塊與長(zhǎng)木板之間不同的摩擦力；實(shí)驗(yàn)3：把棉布鋪在長(zhǎng)木板上，通過(guò)改變接觸面的粗糙程度來(lái)驗(yàn)證木塊與長(zhǎng)木板之間不同的摩擦力；實(shí)驗(yàn)4：將木塊的不同側(cè)面放到長(zhǎng)木板上滑動(dòng)，通過(guò)改變木塊與長(zhǎng)木板之間的不同接觸面積來(lái)驗(yàn)證木塊與長(zhǎng)木板之間不同的摩擦力。

五、實(shí)驗(yàn)探究的數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)1：將木塊放到長(zhǎng)木板的一端，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)上測(cè)出的木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力是0.8N；實(shí)驗(yàn)2：在木塊上加上50g的砝碼，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，這時(shí)候木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力是1N；實(shí)驗(yàn)3：在木塊上加上200g的砝碼，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，這時(shí)候木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力是1.6N；實(shí)驗(yàn)4：把棉布鋪在長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，這時(shí)候木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力1.1N；實(shí)驗(yàn)5：將木塊的不同側(cè)面放到長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，這時(shí)候木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力0.8N；實(shí)驗(yàn)6：以更快的速度拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板勻速直線滑動(dòng)，這時(shí)候木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力0.8N。

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，作用在木板上面的砝碼越重，摩擦力就越大，也就是說(shuō)作用在物體表面的壓力越大，摩擦力就越大，與原猜想結(jié)果一致。

從實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，鋪上棉布后的摩擦力比沒(méi)鋪棉布時(shí)大，也就是說(shuō)接觸面越粗糙，摩擦力就越大，與原猜想結(jié)果一致。

從實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，將木塊的不同側(cè)面放到長(zhǎng)木板上，接觸面積的大小不影響摩擦力的大小，說(shuō)明摩擦力的大小跟物體間接觸面的面積大小無(wú)關(guān)，原猜想是錯(cuò)誤的。

從實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，快速拉動(dòng)木塊和緩慢拉動(dòng)木塊時(shí)，木塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力一樣大，說(shuō)明摩擦力的大小跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，原猜想是錯(cuò)誤的。

七、實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論

（1）摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān)，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大；（2）摩擦力的大小跟接觸面粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力就越大；（3）摩擦力的大小跟物體間接觸面的面積大小無(wú)關(guān)；（4）摩擦力的大小跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)。

八、實(shí)驗(yàn)探究的啟示

1.實(shí)驗(yàn)探究是獲取物理知識(shí)、提高物理能力的重要手段和途徑。在實(shí)驗(yàn)探究中通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)前的猜想，矯正錯(cuò)誤的猜想。

2.實(shí)驗(yàn)探究鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，學(xué)會(huì)了做實(shí)驗(yàn)的方法，發(fā)展了學(xué)生思維，增強(qiáng)了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，同時(shí)用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所學(xué)的物理知識(shí)，加深了對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的印象。

實(shí)驗(yàn)探究是在小組成員共同研究討論的基礎(chǔ)上完成的，增強(qiáng)了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高了學(xué)生合作探究的能力，提升了學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素養(yǎng)。

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