摩擦力趣味实验两例

摩擦力趣味实验两例

吴国勇

(阜宁高等师范学校江苏 盐城224001)

收稿日期：(2014-08-16)

1一纸“托” 千斤

静摩擦力发挥的作用，学生的认识并不深刻，因为这个力比较隐蔽.其实，在生活中静摩擦发挥了巨大的作用，如人走路、车辆行驶、手握东西、绳子打结等等都离不开静摩擦力，没有静摩擦力，我们就寸步难行.为了加深学生对静摩擦力的感性认识，笔者创设了多种静摩擦力趣味教学情境.一纸“托”千斤就是其中的一个例子.

一纸“托” 千斤演示器主要由母架(图1)和子架(图2)两部分组成.母架的中心是一段长约60 cm的竖直圆管，把它叫做母管①.子架的上方是圆板⑦，圆板的正下方连有长约20 cm的细圆管(圆板与细圆管的中心轴线重合)，把它叫做子管⑧，子管的下端是封闭的.

图1　演示器母架 图2　演示器子架

方法：先把母架举起来，让学生看清楚母管内是空的,如图3所示.

图3　举起母架展示

当将子架的子管穿进母管后，子架的圆板压在母管的管口上.然后抽出子架，用一张A4复印纸将母管的下端管口包裹起来，并用包扎带系紧.将母架底座放在水平地面上，把粗沙从母管的上管口缓缓的灌入，当沙子至母管的上管口约10 cm处时，停止灌沙，再把子架的子管插进母管，缓慢用力向下压圆板，将母管内的沙子压实.现在把一个学生托扶到子架的圆板上，奇迹出现了.虽然子架上站着一个学生，但子架并没有下降，裹纸也完好无损,如图4所示，确似“一纸托千斤”！

图4　学生蹲在子架的圆盘上

原理:学生真的是由一张纸托起来的吗？其实是母管内的粗沙被挤压时，与母管内壁产生的静摩擦力在暗中帮了大忙.为了充分展示沙子与母管产生的静摩擦力的威力，在子架的圆板上放一块长木板，让两个学生站到木板上，子架仍然停留在原来的高度，母管下端的裹纸也安然无恙.

当卸下木板，解开裹纸后，只有少量的沙子自动掉下来，停留在母管内的沙子需用力敲击后才会掉下来.精彩、生动、明了、有趣的静摩擦力实验情境，给学生留下了深刻的印象，同时使学生明白一个道理，一粒沙子与管壁产生的静摩擦力是微不足道的，但大量沙子与管壁产生的静摩擦力就非常可观了，积羽可以沉舟啊！

2直线纸边托硬币

将一枚硬币横卧在竖立的纸币直线边上，对没有掌握技巧的学生来说，确实是很难实现的，因为一张纸片的厚度不到0.1 mm，要使硬币的重心线恰好落在这条直线纸边上，谈何容易？

方法：将纸币成弧线形竖立在桌面上，然后将硬币轻放在纸币的上边弧线处，再捏住纸币的两端，缓慢地将纸币拉直，当纸币被拉成一平直的竖立平面时，硬币在纸币的直线边上稳稳地卧着,如图5所示.

图5

原理：缓慢地将纸币拉直的过程中，硬币与纸币之间的摩擦力直接影响硬币在纸币边上的移动，摩擦力较小的部位，压力也较小，说明这部分偏离硬币的重心线较远，在拉力的作用下这部分先移动，向重心线靠近，当这部分比其他部分接近重心线时，受到的摩擦力又比其他部分的大，这部分就暂停移动，其他部分又开始移动，就这样不断地交替移动，直至纸币边拉直，硬币的重心线刚好与纸币的直线边重合.硬币便稳稳地横卧在纸币的直线边上.

以上两个演示实验学生很感兴趣，便于学生体验，能有效调动学生学习的积极性.