自制摩擦力實(shí)驗(yàn)儀

1 原實(shí)驗(yàn)存在的問題

人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書九年級(jí)“物理”第十二章第三節(jié)“摩擦力”有一個(gè)“探究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)”。教材中的實(shí)驗(yàn)操作是這樣的：學(xué)生手拿測(cè)力計(jì)，拉著滑塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)讀取測(cè)力計(jì)的示數(shù)，然后改變壓力的大小（加砝碼）、改變接觸面的粗糙程度（墊布，毛巾）、改變接觸面積的大小（將滑塊側(cè)放）重做實(shí)驗(yàn)，將測(cè)力計(jì)前后的示數(shù)比較，從而得出“滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的壓力、粗糙程度有關(guān)”的結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)操作看起來容易，但作為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，存在以下問題：①手拿測(cè)力計(jì)拉著滑塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)（或接近勻速直線運(yùn)動(dòng)），要求操作技能高，對(duì)學(xué)生來說，難度較大。②滑塊在運(yùn)動(dòng)時(shí)，要讀取測(cè)力計(jì)的示數(shù)，同時(shí)保證滑塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)，這對(duì)學(xué)生來說也很難做到。③數(shù)據(jù)的對(duì)比度不大，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的木滑塊質(zhì)量在160 g左右，此滑塊在木板上滑行時(shí)摩擦力大約在0.5 N，加上50 g砝碼后重做實(shí)驗(yàn)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.63 N左右，前后的讀數(shù)差值不超過0.15 N，而個(gè)別學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)由于滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)快時(shí)慢，讀數(shù)的誤差可達(dá)0.2 N。因此，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了加上砝碼后的摩擦力反而比沒加壓力時(shí)的摩擦力小的情況，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率不高。④實(shí)驗(yàn)中通過用滑塊底面和側(cè)面分別做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證摩擦力的大小與接觸面的大小無關(guān)，由于種種的原因，側(cè)面和底面的粗糙程度很難一致，因此也難于使前后2次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相等（或接近）。……