解析实验“影响滑动滑动摩擦力大小的因素”

王顺山

摘要：滑动滑动摩擦力是初中物理力学中最重要的力之一，而“影响滑动滑动摩擦力大小的因素”实验，也是中考中必考的实验题目之一。该知识点之所以有如此重要的地位。是因为它既可以考察初中物理中诸多知识的综合应用能力，又可以对学生思维能力、解决实际问题等能力进行考察，从而体现新课标对初中物理学习的要求。这些能力对学生学习物理力学有着极其重要的作用，是学生学习物理的基础十分重要。下面笔者就该实验，作出了一些简单的总结和分析。

关键词：解析;实验;滑动摩擦力

第一，该试验必须在水平台上进行操作（如图一）。主要原因有两个：原因一，只有当物体放在水平支持面上时，物体的重力和物体对支持面的压力之间才有相等的关系。而压力才是影响滑动滑动摩擦力的因素之一，重力对滑动滑动摩擦力大小无影响。这样就有利于在后面的操作中轻易做到控制压力大小变与不变。原因二，如图二的操作，一旦支持面倾斜就会构成斜面。这样在后续的操作中，拉力和滑动摩擦力无法成为平衡力，进而使得弹簧测力计的示数不再能反应滑动摩擦力的大小，从而导致实验失败。

第二，用弹簧测力计拉木块时必须沿水平方向拉动，且让木块做匀速直线运动（如图三）。这样做。这是为了利用二力平衡的原理。根据二力平衡的知识可知：当木块做匀速直线运动时，水平方向受力平衡。而木块在水平方向上只受到了向右的拉力和木板给木块水平向左的滑动摩擦力，所以拉力和滑动摩擦力二力平衡。根据二力平衡的条件可知，拉力的大小与滑动摩擦力的大小必然相等。因此，弹簧测力计队木块的拉力大小就可以代表滑动滑动摩擦力的大小。若如图四的方式操作，弹簧测力计的拉力将有两个作用效果。效果一，给木块一个向上的力。这个力会使木块对木板的压力减小，进而不利于控制压力大小在操作过程中的不变。效果二，为木块提供一个水平向右运动的动力。因此这种操作方法滑动滑动摩擦力不等于弹簧测力计的示数，导致实验失败。

第三，该实验采用了控制变量法（如图五）。而控制变量法是初中生必须掌握的基本方法，会用控制变量的思维思考问题也是初中生学习物理的必备能力。这种思维方式有利于培养学生思考问题的全面性，有利于让学生在今后的学习和生活中不再片面的看待任何事情。图五中甲乙两幅图的目的是为了控制压力相同的情况下，分析接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响。而乙丙两幅图的目的是为了控制接触面粗糙程度相同的情况下，分析压力的大小对滑动摩擦力的影响。而分析的主要依据是弹簧测力计的示数是否发生变化？若弹簧测力计示数变化，说明滑动摩擦力大小受到影响，若示数不变，说明滑动摩擦力大小不受影响。最终，下结论时，一定要注意结论是对实验基础和规律性结果的简洁概括，即结论有两个重要的组成部分缺一不可：其一，结论成立的前提或基础。也就是指名当XX不变或一定时。其二是交代清楚XX因素对研究对象的具体影响。此时可以有两种表述形式。如研究對象与XX成正比或反比。（该实验中，当接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力与压力成正比。）或者XX越大或越小，研究对象也越大或越小。（该实验中，当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力也越大。）

第四，在教材实验的基础上还可以探究其他因素是否对滑动滑动摩擦力产生影响。比如，可以将最后一幅图中的木块侧放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动。这样可以控制木块木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变的同时只改变了木块与木板之间的接触面积。最终，通过比较两次弹簧测力计的示数，会发现两次示数相同。多次重复实验可以证明滑动滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。再如。在最后一幅图基础上，还可以用两种不同的速度拉着木块做匀速直线运动。同样通过比较弹簧测力计的示数，可以证明滑动滑动摩擦力的大小与速度的快慢无关。

以上几点就是教材对“影响滑动滑动摩擦力因素”，这一实验的基本要求。但是，在实际教学的过程中会发现按照上述的操作模式下，有两点不足。首先，具体操作方面。拉着木块做匀速直线运动是几乎不可能实现的。实际操作时，我们都用的采取了用弹簧测力计示数最稳定的情况代替木块匀速直线运动。第二，误差方面。上述操作过程中弹簧测力计一直处于运动中，人的视线不可能与弹簧测力计的刻度盘时刻保持垂直。故而读数上有极大的误差。

那么该如何改进，才可以避免以上两点不足呢？（如图六）首先需要认识到，滑动是一个相对的概念。因此。既可以让木板固定，木块在木板上发生滑动。这样木块与木板之间的摩擦力为滑动摩擦力。又可以让木块固定，而让木板发生运动，这样二者之间的摩擦力仍然为滑动摩擦力。如图是。这样改进以后，人们只需要拉动木板且完全不必做匀速拉动。而木块始终静止，处于平衡状态。它在水平方向受力平衡。因此，木块受到水平向右的滑动摩擦力和水平向左的弹簧测力计拉力二力平衡大小相等，弹簧测力计的示数可以代表滑动摩擦力的大小。这样就避免了前面所说的第一个不足。除外，这样的改进后弹簧测力计弹簧测力计始终处于静止中，人们就可以很轻易的做到视线与刻度盘的垂直，这样读数的误差就可以很大幅度的减小。进而避免的上诉的第二点不足。

以上就是笔者个人对该实验的一些总结或看法。通过这个实验，我们可以结合学生自身学习物理的特点加以指导。这样通过这个实验的教学不仅可以让学生学会本节课的知识、复习前面的知识的同时，培养学生的思维，促进学生思考、分析、解决问题的能力，帮助学生得到全方位的发展和提升。

（作者单位：四川省广元市旺苍县双河初级中学校）