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      滑動(dòng)摩擦力方向演示器

      2010-01-26 02:19:52申進(jìn)會(huì)陳寶甫
      物理通報(bào) 2010年7期
      關(guān)鍵詞:玻璃磚細(xì)繩毛線

      申進(jìn)會(huì) 陳寶甫

      (大城縣第一中學(xué) 河北 大城 065900)

      滑動(dòng)摩擦力是高中教學(xué)的重點(diǎn),滑動(dòng)摩擦力方向是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn).由于學(xué)生頭腦中物理情景的匱乏,以及受前置認(rèn)知結(jié)構(gòu)的影響,學(xué)生常把“滑動(dòng)摩擦力方向跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”的表述錯(cuò)誤的記成(或理解成):滑動(dòng)摩擦力方向跟物體的運(yùn)動(dòng)方向相反.鑒于此,我們自行制作了滑動(dòng)摩擦力方向演示器,通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示,再現(xiàn)相應(yīng)的物理情景,使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)了滑動(dòng)摩擦力方向遵循的規(guī)律.

      1 演示器結(jié)構(gòu)

      如圖1所示,1為10 cm×8 cm×0.7 cm玻璃磚1塊,長(zhǎng)約7 cm毛線4根一端固定在玻璃磚底面;2為40 cm×30 cm木板1塊,上面用圖釘固定毛巾,右端固定一小滑輪;3為支架箱和驅(qū)動(dòng)輪軸1套,金屬導(dǎo)軌桿1根;長(zhǎng)約60 cm細(xì)繩1根.

      圖1

      2 演示原理

      玻璃磚相對(duì)木板運(yùn)動(dòng)時(shí),用毛線的平行指向表示玻璃磚受到的滑動(dòng)摩擦力方向.

      3 操作演示

      實(shí)驗(yàn)一:讓木板靜止不動(dòng),拉動(dòng)玻璃磚,觀察毛線的平行指向.得出玻璃磚受到的滑動(dòng)摩擦力方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反.

      實(shí)驗(yàn)二: 細(xì)繩一端系于玻璃磚上,另一端系在支架箱左端,轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸驅(qū)動(dòng)著木板向右運(yùn)動(dòng),玻璃磚靜止不動(dòng),毛線平行指向右側(cè).得出靜止的玻璃磚也可受滑動(dòng)摩擦力.

      實(shí)驗(yàn)三:細(xì)繩一端系于玻璃磚上,繞過(guò)木板右端的小滑輪,另一端系在支架箱左端,轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸驅(qū)動(dòng)著木板向右運(yùn)動(dòng),觀察到玻璃磚也向右運(yùn)動(dòng),且玻璃磚比木板運(yùn)動(dòng)得快,毛線平行指向左側(cè).

      實(shí)驗(yàn)四:細(xì)繩一端系于木板左端,繞過(guò)玻璃磚上的滑輪,另一端系在支架箱左端,轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸驅(qū)動(dòng)著木板向右運(yùn)動(dòng),觀察到玻璃磚也向右運(yùn)動(dòng),且玻璃磚比木板運(yùn)動(dòng)得慢,毛線平行指向右側(cè).得出玻璃磚受到的滑動(dòng)摩擦力方向與玻璃磚的運(yùn)動(dòng)方向相同.

      圖2

      實(shí)驗(yàn)五:細(xì)繩一端系于玻璃磚上,穿過(guò)限位孔,另一端纏繞并固定在輪軸的輪上,轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸驅(qū)動(dòng)著木板向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)玻璃磚在細(xì)繩的作用下,沿著金屬導(dǎo)軌桿向y坐標(biāo)軸正向運(yùn)動(dòng),觀察到毛線平行指向右偏y坐標(biāo)軸負(fù)向,如圖2所示.得出玻璃磚受到的滑動(dòng)摩擦力方向與玻璃磚的運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上.

      4 分析與結(jié)論

      物體受到的滑動(dòng)摩擦力方向有可能與其運(yùn)動(dòng)方向相反,也可與其運(yùn)動(dòng)方向相同,還可與其運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上,靜止的物體也可受到滑動(dòng)摩擦力.因此,滑動(dòng)摩擦力方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān),而與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,即玻璃磚受到的滑動(dòng)摩擦力方向,與玻璃磚在木板上留下劃痕的方向相反,把毛巾?yè)Q成細(xì)沙可驗(yàn)證此結(jié)論.

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