探究物体间的动摩擦因数

贾春

摘 要：教师要把实验作为重要的教学内容进行教学设计，教师可以充分利用日常物品、学校实验条件等各种实验资源，对课本提供的演示实验和必做实验方案进行改进，积极开发适合教学的实验项目。通过实验训练，要求学生学会实验操作和观察测量，如实地记录实验现象和数据，客观地分析发现的问题，培养学生基于事实，不断地尝试和思考，应用所学知识，得出结论并进行相关解释，培养学生物理“科学探究”核心素养。本文结合高中学生学习滑动摩擦力和实验室条件，就地取材介绍三种间接测定动摩擦因数的方法。

关键词：物体;动摩擦因数

物理实验在物理学发展中具有重要作用，教师要把实验作为重要的教学内容进行教学设计，教师可以充分利用日常物品、学校实验条件等各种实验资源，对课本提供的演示实验和必做实验方案进行改进，积极开发适合教学的实验项目。通过实验训练，要求学生学会实验操作和观察测量，如实地记录实验现象和数据，客观地分析发现的问题，培养学生基于事实，不断地尝试和思考，应用所学知识，得出结论并进行相关解释，培养学生物理“科学探究”核心素养。本文结合高中学生学习滑动摩擦力和实验室条件，就地取材介绍三种间接测定动摩擦因数的方法。

一、用测力计测定

用测力计间接测定动摩擦因数。如图所示，该实验将课本中用手拉动测力计改为用力缓慢地将平板小车从木块下面拉出，记录下弹簧测力计的读数F。

N=Mg，f=F，µ。

该实验方法中有三点注意事项：测力计固定不动，避免测力计在运动中不容易观察读数的缺点;用力缓慢拉出小车要注意保持小车匀速前进;测量至少三次，取平均值减小偶然误差。

二、利用斜面测定

如图所示，将长木板与支架构成一个斜面，调整斜面倾角为θ，使滑块由静止沿斜面滑下，滑块运动看作初速度为零的匀加速直线运动。通过固定在斜面上的打点计时器，连接在滑块上的纸带得到一条点迹清晰的纸带，计数点分别记作O、A、B、C、D、E、F，相邻之间位移为x1、x2、x3、x4、x5、x6，相等时间间隔为T，则：

滑块加速度a

对滑块受力分析得a

以上两式联立解得µ

该实验中要注意斜面倾角调整合适（µ<tanθ）;斜面足够长，保证连续相等时间内打下不少于6个间隔，通过多次测量减小偶然误差。

三、利用堆沙法测沙粒与沙粒间的摩擦因数（最大静摩擦因数）

在敦煌有两个自然现象十分有趣：一是月牙泉的北侧山坡是不让游客攀登的，因为这个沙山坡的坡度已经达到了临界坡度。如果游人攀登，则打破了原来的平衡状态，沙子将大片大片的向下滑，有埋沒月牙泉的可能。学生有玩过沙堆的体验，让沙子慢慢从手指缝中漏出，堆出一个小沙丘，随着沙丘的高度增加，沙丘越来越大，但沙丘的坡度就不会改变了。这是因为沙丘的坡度满足µ=tanθ这个条件（µ为沙粒和沙粒间的摩擦因数，θ为坡度）。如图所示，测出沙锥的直径d和高h则：

tanθ

即µ（这个值应该是最大静摩擦因数）

另外一个是蚁狮（倒爬虫）的陷阱。在敦煌特别干燥的地方，有许多锥形坑，它就是蚁狮捕捉蚂蚁的陷阱，由于陷阱的坡度达到了临界条件µ=tanθ，蚂蚁掉入陷阱就很难爬出，成为蚁狮的盘中餐。如图所示，测出沙锥的直径d和高h则：

tanθ

即µ（最大静摩擦因数）

当然，数据来自于测量，只要教师引导得法，体现问题的真实背景，增强实践的探究意识，我们还可以用多种方法测两个物体表面的动摩擦因数。