分类剖析“与摩擦力有关的实验”

乔家奎

【摘要】力学实验是初中物理阶段的一个难点，也是考点，而“与摩擦力有关的实验”是力学实验的重点，考查的知识比较多，要求学生对摩擦力有关实验的测量、操作、科学探究方法、数据的分析与处理及学会评价等环节的理解与掌握.

【关键词】摩擦力；物理实验；变量

通过实验考查，培养学生的动手实践能力和科学方法的使用、实验探究能力和物理思维方式等多种能力，针对不同方面的考查，给学生全方位、全角度的一个视野的赏析，为了让学生能有全面的能力的培养，下面从不同角度探析与摩擦力相关实验的考点.

1 科学研究方法的运用及实验的评价

在探究摩擦力影响因素实验中，需要运用控制变量法探究实验，即控制某个量不变，而改变另一物理量，不能同时出现两个变量，而在此实验中，涉及的物理量是压力和接触面的粗糙程度．因此在探究其他因素时，也要控制好变量与不变量.对于实验的评价，首先要考虑是否符合控制变量法，分析变量的个数进行分析评价.

例1 如图1所示是小东同学探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，

（1）小东进行了以上实验过程中，每次都是用弹簧测力计沿____方向拉动，使其做____运动，并且记下测力计的示数，这样进行是根据____的原理，可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．

（2）要探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系时，可以通过比较____和____两次实验；比较乙和丙两次实验可以探究滑动摩擦力的大小与____是否有关；

（3）小东在对比甲和丁实验中，发现第四次实验的示数明显比第一次的大，你认为此组实验____符合控制变量的思想进行实验去得出正确的结论.（选填“是”或“否”）.

答案 （1）水平；匀速直线；二力平衡

（2）甲 乙 接触面的粗糙程度 （3）否

解析 （1）在四次实验中，为了测量摩擦力，需要通过的转换的方式进行测量，因此需要通过二力平衡原理间接测量摩擦力，使其水平匀速直线运动，此时摩擦力等于拉力，这样可以间接的测量摩擦力.

（2）此问考查了控制变量法的使用，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，根据控制变量法可以找到甲和乙两图即可说明；在比较乙和丙两图中，可以看出压力相同，而接觸面粗糙程度不同，因此可以得出滑动摩擦力和接触面的粗糙程度有关.

（3）比较甲和丙两图不难看出压力和接触面的粗糙程度都不同，出现两个变量，不符合控制变量的思想，因此不能得出的正确的结论.

点评 科学的探究方法是实验重中之重，要学会利用控制变量法进行探究，把握变量与不变量，认真审题，学会评价，同时归纳结论也要符合控制变量的思想.合理运用科学方法研究实验是核心，通过二力平衡测量摩擦力是实验的关键，每一环节都要遵循一定原则，才能更好的完成实验最终目的.

2 识别相关的图像

例2 如图2所示，在完成“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验后，

（1）小东将毛巾铺在水平木板上，重复①的实验过程，探究木块在毛巾表面的运动情况；根据实验数据，小明得出拉力F与时间t的关系如图乙，木块运动速度v与时间t的关系如图丙.由图可知，在1～2s内木块所受的拉力____摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”），此时木块在毛巾表面上的摩擦力为____N.

答案 大于 2.4

解析 分析图像丙可知，在0～1s内，木块处于静止状态，在1～2s内木块处于加速运动，此时拉力大于摩擦力，在2～3s内木块做匀速直线运动运动，题中求在1～2s内摩擦力，而此时摩擦力为滑动摩擦力，由于滑动摩擦力的影响因素没有发生改变，因此需要通过匀速直线运动的过程中去判断摩擦力，在2～3s时是匀速直线运动，对比图乙可知，此段过程中的拉力F=2.4N，此时的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，所以可知f＝F=2.4N.

点评 对于力学图像一定要学会识别，读懂各段的运动状态及力的大小，要对应关系利用摩擦力的知识及平衡状态去分析判断.同时要找出不同段的物理量的关系，抓住不变的物理量去间接判断.

总之，对于与摩擦力相关的实验，涉及的内容很多，并且考查的方式很多，特别是一些拓展实验，另外，对于摩擦力实验的考查也会结合其他实验进行对比，考查了实践动手能力的同时，也会考查应用能力、分析归纳能力等，在这些问题考查同时，也会对受力分析等力学问题进行考查，特别是初高中衔接问题也会穿插于实验当中，因此要善于总结加强训练.

参考文献：

[1]“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验改进[J]. 孙丰富;朱召友.物理教师，2014（06）

[2]浅谈初中物理实验的改进和创新[J]. 郑晓旋.中学物理，2014（14）

[3]实验是物理的灵魂——对初中物理实验教学的思考和体会[J]. 吴雄辉.新课程（教育学术），2011（07）

[4]滑动摩擦力做功的对称性分析及教学策略研究[J]. 陈志军.物理教学，2017（10）

[5]探究滑动摩擦力影响因素的实验改进[J]. 王芳华;王艳惠;李云革.中国现代教育装备，2020（08）