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实验目的:

 

1能根据二力平衡的条件,用弹簧测力计粗略测量水平运动物体所受的滑动摩擦力

 

2.通过实验探究,了解改变滑动摩擦力大小的方法;

 

3经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程,能表述滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。

 

实验原理:

 

1.二力平衡的条件:作用在同一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一直线上,这两个力就平衡。

 

2.在平衡力的作用下,静止的物体保持静止状态,运动的物体保持匀速直线运动状态。

 

3.弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动时,拉力的大小就等于摩擦力的大小,拉力的数值可从弹簧测力计上读出,这样就测出了木块与水平面之间的摩擦力。

 

实验器材:

 

弹簧测力计,长木板,棉布,毛巾,带钩长方体木块、钩码。

 

实验步骤:

 

(一)研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.在木块上加不同数目的钩码,改变木块对木板的压力,再做上述实验。

 

3.将棉布、毛巾分别铺在木板上,改变接触面的粗糙程度,重做上述实验。

 

4.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

接触面的材料

压力变化情况

弹簧测力计示数F/N

摩擦力fN

1

木块与木板

不变

 

 

2

木块与棉布

不变

 

 

3

木块与毛巾

不变

 

 

4

木块上放1个钩码,再放到木板上

变大

 

 

5

木块上放2个钩码,再放到木板上

最大

 

 

 

5.分析数据得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。

 

(二)研究滑动摩擦力大小与接触面积的关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,将木块平放在木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.将木块侧放在木板上,改变接触面积,重做上述实验。

 

3.将木块立放在木板上,重做上述实验。

 

4.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

木块放置方式

接触面积大小

弹簧测力计示数F/N

摩擦力fN

1

平放

 

 

2

侧放

 

 

3

立放

最小

 

 

 

5.分析数据得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。

 

(三)研究滑动摩擦力大小与速度大小的关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,将木块平放在木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.改变拉动木块做匀速直线运动的速度,重做上述实验。

 

3.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

木块运动的速度

弹簧测力计示数F/N

摩擦力fN

1

 

 

2

 

 

3

最小

 

 

 

4.分析数据得出结论:滑动摩擦力大小与速度大小无关。

 

(四)用滚动代替滑动能减小摩擦

 

1.将一个实验小车放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

2.将小车倒过来,轮子朝上放在水平桌面上,再用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

3.比较两次弹簧测力计示数,得出结论:用滚动代替滑动能大大减小摩擦。

 

分析论证:

 

影响滑动摩擦力的大小的因素:接触面的粗糙程度和压力的大小。滑动摩擦力大小与速度大小、接触面积大小无关。用滚动代替滑动能大大减小摩擦。

 

评估:

 

做好实验的关键是用弹簧测力计测量物体所受的滑动摩擦力,实际操作中困难不小。一是保持拉力方向始终水平有困难,二是让物体始终做匀速直线运动有困难,三是在运动过程中弹簧测力计读数有困难。采用图1中所示的方法进行测量较好地解决上述问题。将弹簧测力计固定不动,物块挂在测力计的挂钩上,不拉木块,改为拉动木板,使木板与木块相对运动。这样测力计示数较稳定,容易读出正确数值。学生操作起来也比较容易。

 

    
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