摘 要：在初中物理教學中，實驗教學非常重要，演示實驗的成敗直接影響著學生對物理知識的理解.《影響滑動摩擦力大小的因素》的演示實驗中，由于操作不便等原因，容易造成對壓力知識的誤解，影響學生的理解.所以基于學生的認知情況，利用身邊的物品，對實驗進行改進，組成一套新的實驗器材，突破教學中的重難點.

關(guān)鍵詞：改進；滑動摩擦力

作者簡介：孫燕紅（1988-），女，上海，大學本科，中學二級教師，研究方向物理實驗教學.

1 實驗改進的緣由

在初中物理教學中，實驗教學非常重要，演示實驗的成敗嚴重影響著學生對物理知識的理解.但在現(xiàn)有教材配套的實驗中，有些實驗操作不便，也容易造成學生的誤解，如《影響滑動摩擦力大小的因素》演示實驗.原實驗用加砝碼改變壓力的方法，很容易讓學生得出“影響滑動摩擦力的因素是物體的重力”這種錯誤的結(jié)論.例如在2015年上海中考物理卷中第15題的情景題：

為了探究影響物體受到滑動摩擦力大小的因素，某小組同學利用木塊A、砝碼B、彈簧測力計等進行實驗.實驗中，他們先在同一水平桌面上分別以不同的速度勻速拉動木塊，然后通過木塊A上增加砝碼B以改變A對桌面的壓力大小，并用測力計測量木塊A受到的滑動摩擦力大小，研究過程如圖1（a）、（b）和（c）所示，三次實驗中木塊A的速度大小關(guān)系為v1=v3>v2 ，請仔細觀察圖中的操作和測量結(jié)果，然后歸納得出初步結(jié)論.

（1）比較（a）和（b）兩圖可知：

（2）比較（a）和（c）兩圖可知：

雖然題干中明確提示“增加砝碼來改變對桌面的壓力”，但仍有很多學生誤解為影響滑動摩擦力的因素是重力.究其根本原因就在于新課教學中所使用的實驗對學生理解壓力對摩擦力的影響造成了一些的誤導(dǎo).針對這一問題，教師進行實驗改進，內(nèi)容如下.

2 實驗器材的選擇和改進

2.1 器材選擇

在原實驗中，通過增加砝碼來改變壓力，雖然容易理解，但是對于未學過壓力知識的八年級學生而言，容易將“重力”與“壓力”兩個概念混淆.所以在實驗器材的選擇中用夾子代替砝碼，

使實驗更直觀，避免概念的混淆，更容易得出準確結(jié)論.夾子在生活中被廣泛應(yīng)用，而且根據(jù)生活經(jīng)驗，夾子越多，力就越大，所以在改進過程中通過夾夾子來施加壓力，改變夾子數(shù)量來改變壓力，從而直觀找到摩擦力與壓力的關(guān)系.最終的實驗裝置如圖2所示.

2.2 實驗改進

根據(jù)拉力的方向，將改進方案分為兩類，水平方向和豎直方向.具體方案如下：

第一類：水平方向

方法1：實驗裝置豎直方向固定在鐵架臺上（如圖3），用彈簧測力計水平方向勻速拉動鐵尺.然后改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗證滑動摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法1中受力分析簡單，較易理解.水平方向上拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等.但是在實際操作中確保鐵尺在水平方向做勻速直線運動不易做到，鐵尺會由于重力作用向下滑動（如圖4）.而且此時整個裝置受到水平拉力作用，容易發(fā)生傾斜（如圖5）.

方法2（推薦）：由于方法1中，鐵架臺容易傾倒，所以用手代替鐵架臺.又由于勻速直線運動不易做到，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，所以借助相對運動，保持彈簧測力計不動，用手水平向后拉動塑料尺，使它相對鐵尺運動，從而在接觸面間產(chǎn)生滑動摩擦力（如圖6）.然后改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗證滑動摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法2同方法1一樣，受力分析簡單，較易理解.而且實驗器材較簡單，可以作為學生探究實驗，一個學生固定彈簧測力計，一個學生拉動塑料尺，在實驗過程中，親身感受摩擦力的變化情況.但是在分析過程中，由于相對運動在接觸面間產(chǎn)生摩擦力較難理解.

第二類：豎直方向

方法3：考慮到鐵架臺的穩(wěn)度，故將裝置水平方向固定在兩個鐵架臺上（如圖7），豎直向上拉動鐵尺.由于豎直向上拉動鐵尺時，塑料尺會被向上拉動，所以用螺絲將塑料尺固定在鐵架臺上.當鐵尺豎直方向勻速運動時，那么鐵尺在豎直方向受力平衡，結(jié)合三力平衡算出摩擦力的大小.改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗證滑動摩擦力與壓力的關(guān)系.

在方法3中的鐵架臺，由于自重的緣由更穩(wěn)固，不像方法1中易傾斜.但是分析過程中鐵尺在豎直方向上受到重力、摩擦力、拉力這三個力作用處于平衡狀態(tài)，三力的平衡理解有難度.而且實際操作中用螺絲固定塑料尺，會產(chǎn)生壓力，影響實驗的準確性.

方法4（推薦）：方法3中螺絲固定會影響實驗，所以將固定的螺絲去掉，將凹槽向下起到阻擋作用，消除了螺絲壓力作用.同時方法3中鐵尺自重無法忽略，計算摩擦力需要三力平衡較復(fù)雜，所以選擇質(zhì)量較小的塑料片代替鐵尺（如圖8），在分析的過程中可以不計其重力對實驗的影響.用彈簧測力計豎直方向勻速拉動塑料片，結(jié)合二力平衡算出摩擦力的大小.改變夾子數(shù)量重復(fù)上述步驟，驗證滑動摩擦力與壓力的關(guān)系.

方法4較方法3受力分析更簡單，學生容易理解.而且這種方法適合作為演示實驗，通過觀察彈簧測力計示數(shù)變化感受摩擦力變化.但是實際操作中做勻速運動不容易，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定.

3 實驗改進中的一點感悟

以學生為本的教學，要求教師在進行教學設(shè)計時結(jié)合學生的情況，其實實驗部分的教學也是如此.原來的實驗容易對個別學生造成新的困惑，所以需要適當改進實驗，讓學生更好地理解. 同時教師應(yīng)該設(shè)計更多的活動，讓學生參與，只有經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程才能收獲更多.所以除實驗室配備的實驗器材外，教師更應(yīng)利用身邊的物品進行實驗的改進.本次實驗改進的選材大都是平時所用，利用這些物品做實驗，有利于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).總而言之，在平時的實驗教學中，教師應(yīng)更多關(guān)注學生的困惑和學習的方法，化繁為簡，同時也要善于利用身邊的物品改善實驗，變廢為寶.

參考文獻：

[1]孫亞楠，鄭建鋒.關(guān)于《滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)》的改進實驗.