探究活动六 影响摩擦力因素的探究-【实验探究报告】2022高中必修第一册物理

实验目的 1.知识与技能 (1)知道滑动摩擦力的产生条件,认识滑动摩擦力的规律.知道动摩擦因数 与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关,会判断滑动摩擦力的方向. (2)认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值. (3)知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力. (4)会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小. 2.过程与方法 (1)培养学生的实验探究能力. (2)让学生学会在实验中控制变量和实验条件. (3)通过自己动手实验,培养学生分析问题、解决问题的能力. 3.情感态度与价值观 (1)利用实例激发学生的求知欲,培养学生的探索精神. (2)领会人类探索自然规律中严谨的科学态度,理解摩擦力概念的建立对人 类认识世界的意义,培养学生区分事物的能力及学生的抽象思维能力. (3)培养合作交流的思想,能主动与他人合作,勇于发表自己的主张,勇于放 弃自己的错误观点. 重点难点 用控制变量法探究摩擦力大小与影响因素的具体关系. ·23· 探究活动六 实验准备 1.产生滑动摩擦力的条件: (1)两物体直接接触; (2)两接触的物体必须相互挤压; (3)两物体间发生了相对滑动; (4)两接触面不光滑. 2.滑动摩擦力大小与方向: (1)滑动摩擦力大小与接触面大小无关; (2)滑动摩擦力大小与物体运动性质无关; (3)滑动摩擦力的方向跟接触面相切,且与物体间相对运动的方向相反. 参考器材 一端连有细线的小滑块、弹簧测力计、天平、砝码一盒、玻璃板、棉布、毛巾. 实验原理 以放在水平面上的物体作为研究对象,采用控制变量法. 1.保持物体质量不变,手拉动速度不变,改变物体放置方式(改变接触面 积),探索滑动摩擦力与接触面大小的关系. 2.保持物体质量不变,放置方式不变,改变手拉动的速度, 探究滑动摩擦力与物体运动情况的关系. 3.如图所示装置,保存物体质量不变,改变接触面,得出滑 动摩擦力与接触面情况的关系. 4.保持物体与桌面的接触情况不变,在物体上面添加不同质量的砝码,如图 甲、乙所示,读出物体匀速直线运动时的弹簧测力计的示数,由多组f、N 数据做 出滑动摩擦力与正压力关系的f-N 图线,探究滑动摩擦力与正压力的关系. ·33· 实验过程与结论 1.探究静摩擦力的大小 (1)如图所示,一位学生手持弹簧测力计拉住木块并保持静止;另一位学生 拉动长木板.发现在拉力增大到一定值之前,木块不会运动.说明木块受到静摩 擦力的作用,且静摩擦力随拉力的增大而增大. (2)在弹簧测力计的指针下轻塞一个可以随指针移动的小纸团继续用力,当 拉力达到某一数值(Fmax)时木块开始移动,记下这个数值,就测得了木块和木板之 间的最大静摩擦力. (3)改变木块中的钩码数,重复上述过程,探究实际静摩擦力和最大静摩擦 力的区别以及影响最大静摩擦力的因素. 2.探究滑动摩擦力的大小 (1)如上图所示,在木块开始移动时,拉力会 突然变小到F0,继续拉动木块使它保持匀速直线 运动,观察弹簧测力计的读数. (2)改变木块中的钩码数,拉动木块做匀速直 线运动,观察弹簧测力计的读数,与上述过程中弹 簧测力计的读数进行比较. 3.保持木块中钩码数不变,用弹簧测力计沿水平方向从静止开始拉木块,逐 渐增大拉力,直至木块做匀速直线运动,观察并记录弹簧测力计的读数变化,并 ·43· 探究活动六 记下拉力的大小,绘制摩擦力随拉力变化的图象(如图所示). 实验反思 1.在增大弹簧测力计的拉力时应尽可能缓慢,尤其是在木块即将从静止到 移动的时候. 2.由于最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小差异不大,读数时要正对弹簧测 力计的刻度板,使读数尽可能准确. 3.在测量滑动摩擦力时,应尽可能地使木块保持匀速直线运动.同时,应尽 量选用表面粗糙程度均匀的木板. 4.本实验采用拉动长木板而不拉木块的方法,是因为速度不太大,而且速度 变化范围很小的时候,滑动摩擦力与相对速度大小无关,这样操作和读取数据都 比较容易. 巩固练习 1.关于滑动摩擦力,以下说法正确的是 ( ) A.滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反 B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 C.只有运动的物体才受到滑动摩擦力 D.滑动摩擦力总与物体的重力成正比 2.关于摩擦力与弹力的关系,下列说法中不正确的是 ( ) A.有弹力一定有摩擦力 B.有弹力不一定有摩擦力 C.有摩擦力一定有弹力 D.同一接触面上的弹力和摩擦力的方向一定垂直 3.物体A放在物体B上,A、B的上下表面均与斜面平行(如图所示).当两 者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动(加速度相同)时 ( ) ·53· A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上 B.A受到B的摩擦力沿斜面方向向下 C.A、B之间的摩擦力为零 D.A、B之间是否存在摩擦力取决