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        自制摩擦力演示儀及實(shí)驗(yàn)操作

        2019-09-10 13:11:01王連文
        高考·上 2019年1期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)操作主動(dòng)輪摩擦力

        王連文

        摘 要:摩擦力是高中物理的一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),在教學(xué)中,主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所受摩擦力的方向問題的判斷,始終是一個(gè)難點(diǎn)。自制摩擦力演示儀,該演示儀通過毛刷的運(yùn)動(dòng)方向演示主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所受摩擦力的方向。該演示儀制作簡單、操作方便、效果直觀,在教學(xué)過程中使用便于學(xué)生學(xué)習(xí)理解摩擦力的受力方向。

        關(guān)鍵詞:摩擦力;演示儀;實(shí)驗(yàn)操作;主動(dòng)輪;從動(dòng)輪

        1.引言

        摩擦是一種常見的現(xiàn)象,當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體,發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí),就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的力,這種力叫做摩擦力。摩擦力分為滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力、滾動(dòng)摩擦力?;瑒?dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面,并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反?;瑒?dòng)摩擦力是阻礙相互接觸的物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力,不都是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能成為使物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,要清楚阻礙“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”是以相互接觸的物體作為參照物的?!拔矬w運(yùn)動(dòng)”可能是以其它物體作參照物的。如:生活中,傳送帶把貨物從低處送到高處,就是靠傳送帶對(duì)貨物斜向上的摩擦力實(shí)現(xiàn)的。摩擦力與相互摩擦的物體有關(guān),摩擦力無處不在,例如沒有摩擦力的話鞋帶無法系緊,螺絲釘和釘子無法固定物體。摩擦力概念學(xué)生很容易理解,同時(shí)正常情況下摩擦力的方向不難辨別,但是在教學(xué)中,主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所受摩擦力的方向問題的判斷,對(duì)學(xué)生來說始終是一個(gè)難點(diǎn)。為了解決這個(gè)問題,我設(shè)計(jì)了“摩擦力演示儀”,應(yīng)用傳送帶的帶動(dòng)及兩個(gè)毛刷刷毛在傳送帶運(yùn)動(dòng)過程中傾斜的方向,通過演示儀形象的展現(xiàn)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所受摩擦力的方向,學(xué)生直觀的感受摩擦力的方向,將理論與實(shí)踐結(jié)合,便于學(xué)生的理解和掌握。

        2.實(shí)驗(yàn)器材

        長方形木塊1個(gè)(20cm),長方形木板(50cm)1個(gè),小型傳送帶1個(gè)(5cm*40cm),軸承兩個(gè)(10C內(nèi)徑),搖把1個(gè)(與軸承配套),毛刷兩個(gè),木板條兩個(gè),鋼板一個(gè)(65CM),條形鋼板2個(gè)(10cm)。結(jié)構(gòu)圖如下。

        3.實(shí)驗(yàn)原理

        本演示儀通過結(jié)構(gòu)如上圖,A毛刷與傳送帶接觸,B毛刷與木塊接觸,兩個(gè)毛刷連接為一體,傳送帶通過摩擦力帶動(dòng)A毛刷運(yùn)動(dòng),A毛刷又帶動(dòng)B毛刷運(yùn)動(dòng),B毛刷運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生與木塊的擦力。A毛刷所受摩擦力與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致,而與B所受的摩擦力方向相反。

        4.實(shí)驗(yàn)裝置制作方法

        將打印機(jī)廢舊滾輪切開制作軸承,量取皮帶,將皮帶與軸承相連,安裝搖把,制作傳送帶;取20cm長的長方形木塊,安裝長條形擋板,將鋼板用長條形木板固定在木塊上,并將固定在條形木板的毛刷應(yīng)用長條形鋼板加固在鋼板上。

        5.實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

        1)按圖1所示,長毛刷A、B刷毛在一個(gè)水平面上,刷毛與平面充分接觸,把儀器安裝好。

        2)搖動(dòng)搖把,帶動(dòng)皮帶傳送帶如圖2所示轉(zhuǎn)動(dòng),觀察長毛刷A、B刷毛的傾斜的方向。由實(shí)驗(yàn)觀察,毛刷A向左傾斜,其所受摩擦力方向與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致,而觀察毛刷B向右傾斜,可見其所受摩擦力方向與毛刷A的摩擦力方向相反。

        3)搖動(dòng)搖把,讓皮帶傳送帶如圖3所示轉(zhuǎn)動(dòng),通過實(shí)際操作再觀察長毛刷A、B刷毛的傾斜的方向。毛刷A向右傾斜,其所受摩擦力方向與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致,毛刷B向左傾斜,其所受摩擦力方向與毛刷A的摩擦力方向相反。

        4)觀察皮帶傳送的兩種現(xiàn)象并記錄,填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,整理好儀器。

        6.注意事項(xiàng)

        1)長毛刷A、B刷毛所在平面應(yīng)水平,并且長毛刷A、B刷毛與平面充分接觸。

        2)要讓長毛刷A、B刷毛和皮帶傳送機(jī)的皮帶在一條直線上。

        3)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放長毛刷,后讓皮帶傳送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

        4)傳送帶長期使用易松弛,為延長其使用壽命,轉(zhuǎn)動(dòng)軸承不可用力過大,轉(zhuǎn)動(dòng)過快,防止皮帶松弛、受損。

        7.討論

        1)當(dāng)搖把帶著傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),長毛刷A所受的摩擦力是使長毛刷A運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。與此同時(shí),長毛刷A帶動(dòng)長毛刷B運(yùn)動(dòng),因此長毛刷B受到了木板的摩擦力,此摩擦力是阻力。所以,長毛刷A相當(dāng)于主動(dòng)輪,而長毛刷B相當(dāng)于從動(dòng)輪。

        2)毛刷放置是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn),如果毛刷不與平面接觸,毛刷也沒有收到摩擦力的作用。所以也要求皮帶平面與木板平面水平,保證毛刷受力均勻,便于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。

        3)本摩擦力演示儀的制作過程中,通過廢物利用節(jié)省資源,利用打印機(jī)廢棄的滾輪制作軸承,其他的木板、鋼板等材料也是材料公司的邊角材料,所以本摩擦力演示儀所用材料價(jià)格低廉,制作簡單,操作方便。學(xué)生直觀的感受摩擦力方向的變化,使抽象知識(shí)形象化,課上反響很好,適宜物理教學(xué)使用。

        4)通過自制物理實(shí)驗(yàn)教具補(bǔ)充摩擦力實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)分析的不足,自制教具制作是物理教師教學(xué)改革的重點(diǎn),特別是針對(duì)抽象、學(xué)生理解難度的知識(shí)點(diǎn),通過教具的演示,將難點(diǎn)簡化,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)物理興趣,利于物理理論課的學(xué)習(xí)掌握。

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