王曉冬

一、實驗設(shè)計如何進行

1.依據(jù)實驗?zāi)康模_定實驗的理論依據(jù)

本實驗?zāi)康氖菧y量動摩擦因數(shù)，實驗的理論依據(jù)為滑動摩擦力公式，其中f為滑動摩擦力，μ為動摩擦因數(shù)，為兩物體間正壓力.

2.依據(jù)實驗理論依據(jù)，確定所要測量的物理量

根據(jù)，要測量動摩擦因數(shù)，只要測量滑動摩擦力f及兩物體間正壓力即可.

3.確定實驗的原理

摩擦力的測量，原理主要是根據(jù)平衡法，即使物體受到的摩擦力與拉力平衡，對拉力進行測量.

4.制定實驗方案，嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置與器材，對方案進行反思修正.

方案1 運用彈簧秤測壓力與滑動摩擦力（以測量書與桌面間動摩擦因數(shù)為例）

實驗器材：彈簧秤、書.

實驗操作：把書放在桌子上，水平拉彈簧秤，使書做勻速運動，讀出彈簧秤示數(shù)F1.再用彈簧秤書吊起來，當書靜止不動的時候，讀出彈簧秤示數(shù)F2.

實驗數(shù)據(jù)處理：

反思與改進：本實驗原理簡單，實驗過程清晰，但誤差較大，主要原因為書是否在做勻速直線運動很難確定.可進行如下改進：書上粘上一條紙帶，讓紙帶穿過書后面的打點計時器，根據(jù)紙帶打點是否均勻來確定書是否做勻速運動.

方案2 通過測量長度來測量壓力與動摩擦力（以測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)為例）

實驗器材：木塊、木板、墊木、刻度尺

實驗操作：將墊木擱置在木板下面組成一個斜面，移動墊木的位置，改變木板的傾角α，直到輕推木塊，木塊能沿斜面勻速運動，測量此時斜面高度h及在斜面水平面上投影的長度f.

實驗數(shù)據(jù)處理：

反思與改進：該方案取材方便，貼近生活，一把刻度尺就可以測定動摩擦因數(shù).但與方案1相似，目測木塊是否做勻速運動帶來的誤差也較大.改進的方法類似于方案1，也可以用光電門來判斷物體是否勻速運動，即在木塊上固定一遮光條，在斜面上不同的位置固定兩光電門，調(diào)整斜面傾角，直到木塊通過兩光電門時間相等即可.

方案3 用力傳感器測量動摩擦力大?。ㄒ詼y量木塊與木板間動摩擦因數(shù)為例）

實驗器材：傳感器和需要的相關(guān)軟件、電腦、木塊、繩子、長木板、砝碼、天平.

實驗操作：將實驗器材按圖2連接好，將傳感器與電腦相連，手緩慢向右拉木板，直到木板運動.電腦采集信號后，由配套軟件自動生成摩擦力隨時間變化的圖象（圖3所示）.用天平測出砝碼和木塊的總質(zhì)量m.

實驗數(shù)據(jù)處理：由于木塊與砝碼始終是不動的，傳感器對它們的拉力與板對木塊摩擦力平衡，因此傳感器顯示的力等于摩擦力.圖象中，能看出摩擦力的變化過程，即摩擦力都由零增大到最大靜摩擦力，然后開始運動滑動，其滑動摩擦力f1是不變的

反思：本方案優(yōu)于方案1、方案2.方案1、方案2中都必須保證物體做勻速直線運動，而本方案中用力拉木板，不管板做什么運動，傳感器顯示的力都等于摩擦力.

二、實驗設(shè)計，一試身手

1.給你一個彈簧秤、木塊、細線、斜面、電火花打點計時器、紙帶，設(shè)計實驗測量木塊與斜面的動摩擦因數(shù).

2.某同學(xué)在做測定木板與木塊間動摩擦因數(shù)的實驗時，設(shè)計了兩種實驗方案：

方案A：木板固定，用彈簧測力計拉動木塊，如圖4（a）所示；方案B：木塊固定，用手拉動木板，如圖4（b）所示，除了實驗必需的彈簧測力計、木板、木塊、細線外，該同學(xué)還準備了質(zhì)量為200 9的配重若干.（g=10m/s²）

（1）上述兩種方案中，你認為更合理的方案是______，原因是____；

（2）該實驗中應(yīng)測量的物理量是______；

（3）該同學(xué)在木塊上加放配重，改變木塊對木板的正壓力，記錄了5組實驗數(shù)據(jù)，如下表所示：

請根據(jù)上述數(shù)據(jù)畫出木塊所受摩擦力f和壓力的關(guān)系圖象；由圖象可求出木板和木塊間動摩擦因數(shù)是

參考答案

1.將細線的一端系在木塊上，另一端系在彈簧秤的掛鉤上，在靜止情況下測出木塊的重力G.木塊放在斜面上，用彈簧秤沿平行于斜面的方向向上拉動木塊，用打點計時器判斷木塊是否勻速運動，調(diào)整拉力大小，當木塊做勻速運動時，記下彈簧秤的讀數(shù)F.；同理用彈簧秤向下拉動木塊，記下木塊做勻速運動時彈簧秤的讀數(shù)

2.（1）方案B較好，因為實驗結(jié)果不受木板如何運動的限制，且彈簧測力計是靜止的，較易讀數(shù).（2）由木塊受力平衡得F彈=，故該實驗中應(yīng)測量的物理量是木塊的重力、每次拉木板時彈簧的彈力.（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出木塊所受摩擦力和壓力的關(guān)系圖象，由圖象可求出木板和木塊間動摩擦因數(shù)是μ=0.25.endprint