实验介绍
“探究滑动摩擦力影响因素”的实验是初中科学中利用控制变量法的经典实验。由于学生头脑中固有概念的影响,该实验的探究成了教学中需要突破的难点。教材中的实验存在很难保证匀速拉动弹簧测力计、运动的弹簧测力计较难读数、测力计内部弹簧与外壳间存在摩擦等问题。本实验对教材中的实验做了改进,使实验效果有了很大提升,并且存在较强的可开发性。
材料库
电脑、电动推杆、数显测力计、定滑轮、细线、长木板、木块、钩码、润滑油(用带细喷嘴的瓶装)、砂纸、毛巾。
一起来动手
一、探究滑动摩擦力大小与接触面之间压力大小的关系
①将数显测力计固定在电动推杆运动头上,将定滑轮固定在长木板上,并将木块放于长木板上,细线一端与数显测力计挂钩连接,另一端跨过定滑轮,与木块连接。
②将少量润滑油滴于定滑轮凹槽及轮轴连接处,以减小摩擦。测试前,按下“置零”按钮。
③按下“开始测试”按钮,用无线遥控器操纵电动推杆带动数显测力计匀速上升,细线开始拉动木块匀速前进。电脑屏幕上实时显示数显测力计的示数,并以曲线图的形式表现。待木块匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“暂停”按键。
④在木块上放上2个钩码,按下遥控器上的“开始”按键,待木块匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“暂停”按键。此过程中,电脑屏幕上实时显示数显测力计的示数,并以曲线图的形式表现。
⑤再在木块上放置2个钩码,按下遥控器上的“开始”按键,待木块再次匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“停止”按键。观察、比较曲线图,并得出结论。(www.xing528.com)
二、探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
①将数显测力计固定在电动推杆运动头上,将定滑轮固定在长木板上,并将木块放于长木板上,细线一端与数显测力计挂钩连接,另一端跨过定滑轮,与木块连接。
②将少量润滑油滴于定滑轮凹槽及轮轴连接处,以减小摩擦。测试前,按下“置零”按钮。
③按下“开始测试”按钮,用无线遥控器操纵电动推杆带动数显测力计匀速上升,细线开始拉动木块匀速前进。电脑屏幕上实时显示数显测力计的示数,并以曲线图的形式表现。待木块匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“暂停”按键。
④在木块下方垫上砂纸,按下遥控器上的“开始”按键,待木块在砂纸上匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“暂停”按键。此过程中,电脑屏幕上实时显示数显测力计的示数,并以曲线图的形式表现。
⑤在木块下方垫上毛巾,按下遥控器上的“开始”按键,待木块在毛巾上匀速前进一段距离后,按下遥控器上的“停止”按键。观察、比较曲线图,并得出结论。
探索新发现
本实验采用升降速恒定的电动推杆,并用无线遥控器控制,能稳定实现木块的匀速直线运动;采用了数显测力计,避免了水平拉动弹簧测力计时弹簧与外壳间的摩擦,也避免了直接拉动木块时弹簧测力计示数不稳定带来的影响,并使用润滑油将定滑轮处的摩擦阻力降至最低;数显测力计示数稳定,且电脑屏幕上实时显示数显测力计的示数,并以曲线图的形式表现,更直观,更易比较不同条件下的滑动摩擦力大小。
动脑想一想
由于此装置能较好地记录、呈现滑动摩擦力的大小,请你来设计一下,能否用此装置来探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小以及运动速度大小的关系?如果能,该如何操作?(已知不同规格的电动推杆运动速度不同)
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