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摩擦力演示仪是中学物理力学中的一种演示仪,该仪器非常明显地演示出摩擦力大小的影响因素,以及增大和减小摩擦力大小的几种方法。使用该仪器能够使教师直观地讲解清楚教学中的重难点,加深学生在学习上的理解与掌握。
在日常教学中,讲授多功能摩擦力演示仪,主要是向学生传授演示仪的知识,尤其是演示仪的演示功能、结构和步骤等。在讲授功能方面,我向学生说明以下四个重点:①两物体相互接触且有相对运动时有摩擦力存在;②证明摩擦力大小与压力大小有关;③证明摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;④证明摩擦力大小与物体相对运动速度等因素无关。
为了使学生详细探究摩擦力演示仪的结构,我利用实验室原有器材(弹簧测力计、滑轮、滑块、砝码等),配上可调速度电机、变压器、轴承等制作了一个多功能摩擦力演示仪,使教学更加通俗易懂。
一、探究摩擦力大小的影响因素
摩擦力显示仪的结构包括弹簧测力计细绳、定滑轮滑块、转轴传送带、旋钮式开关(电机调速器)、滑块的配套底面。
向学生传授演示仪的演示功能及结构后,我引导学生把理论与实验相结合,在实验中让学生了解实验步骤,侧重引导学生通过实验来探究并正确了解摩擦力大小的影响因素。为此,我设计了一个表格,并按步骤说明实验,如下:
①按照图1所示摆放实验装置,调整滑块与滑轮间细绳,使其处于水平方向;②连接滑轮和弹簧测力计,使弹簧测力计归零;③打开旋转开关,使滑块与传送带间发生相对滑动;④待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑤改变转速,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑥往滑块上加铁块,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑦卸下铁块,换成毛巾面,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑧关闭旋转开关,整理器材,分析数据,得出结论。
本演示仪亦能通过比较两个滑块同时滑动时弹簧测力计的示数大小,得到摩擦力的影响因素。在传送带上放置两个完全相同的滑块,其中一个加砝码,比较二者的摩擦力大小;在传送带上放置两个完全相同的滑块,其中一个加玻璃表面,另一个换上毛巾表面,比较二者的摩擦力大小;在传送带上放置两个完全相同的圆柱形滑块,其中一个固定不能转动,另一个随轴转动,能够直观地表现出滑动摩擦与滚动摩擦的区别,如图2所示。
二、探究增大及减小摩擦力大小的方法
对于增大与减小摩擦力的教学,传统课堂多数以言传或者图片展示。考虑到学生学习摩擦力后能够容易地分析出增大及减小摩擦力大小的方法,也有不少课堂以选择题的形式展示教学。传统的摩擦力演示仪需要教师手动将滑块匀速拉动,或者需要拉动长木板,难以解放双手做实验数据的记录以及实验的讲解。此外,用滚动摩擦代替滑动摩擦减小摩擦力以及利用润滑油等条件使摩擦力减小的实验,几乎得不到演示。使用本教具,则能向学生直观地演示如何增大以及减小摩擦,步骤如下:
①调整装置,打开旋转开关,使滑块与传送带间发生相对滑动;②往滑块上放置铁块来增大压力,从而增大摩擦力;③将毛巾套在传送带上增加接触面粗糙程度,从而增大摩擦力;④卸下滑块上放置的铁块来减小压力,从而减小摩擦力;⑤使用滑块的轮子,以滚动摩擦代替滑动摩擦,从而减小摩擦力;⑥滑塊正常滑动,在传送带与滑块之间喷上润滑油,从而减小摩擦力。
通过多项演示,学生能够在教师的引导下独立进行分析,进而“从物理走向社会”,学会分析生活中无处不在的摩擦力。相对于价格高昂的演示仪,本实验装置利用实验室原有器材(弹簧测力计、滑轮、滑块、砝码等),配上可调速度电机、变压器、轴承等,不出百元便可具备便捷、实验效果明显的特点,在经济实惠之余,也增添了学生的课后可塑性,让学生学以致用,巩固知识。
在日常教学中,讲授多功能摩擦力演示仪,主要是向学生传授演示仪的知识,尤其是演示仪的演示功能、结构和步骤等。在讲授功能方面,我向学生说明以下四个重点:①两物体相互接触且有相对运动时有摩擦力存在;②证明摩擦力大小与压力大小有关;③证明摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;④证明摩擦力大小与物体相对运动速度等因素无关。
为了使学生详细探究摩擦力演示仪的结构,我利用实验室原有器材(弹簧测力计、滑轮、滑块、砝码等),配上可调速度电机、变压器、轴承等制作了一个多功能摩擦力演示仪,使教学更加通俗易懂。
一、探究摩擦力大小的影响因素
摩擦力显示仪的结构包括弹簧测力计细绳、定滑轮滑块、转轴传送带、旋钮式开关(电机调速器)、滑块的配套底面。
向学生传授演示仪的演示功能及结构后,我引导学生把理论与实验相结合,在实验中让学生了解实验步骤,侧重引导学生通过实验来探究并正确了解摩擦力大小的影响因素。为此,我设计了一个表格,并按步骤说明实验,如下:
①按照图1所示摆放实验装置,调整滑块与滑轮间细绳,使其处于水平方向;②连接滑轮和弹簧测力计,使弹簧测力计归零;③打开旋转开关,使滑块与传送带间发生相对滑动;④待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑤改变转速,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑥往滑块上加铁块,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑦卸下铁块,换成毛巾面,待弹簧测力计稳定后记录读数,填入表1;⑧关闭旋转开关,整理器材,分析数据,得出结论。
本演示仪亦能通过比较两个滑块同时滑动时弹簧测力计的示数大小,得到摩擦力的影响因素。在传送带上放置两个完全相同的滑块,其中一个加砝码,比较二者的摩擦力大小;在传送带上放置两个完全相同的滑块,其中一个加玻璃表面,另一个换上毛巾表面,比较二者的摩擦力大小;在传送带上放置两个完全相同的圆柱形滑块,其中一个固定不能转动,另一个随轴转动,能够直观地表现出滑动摩擦与滚动摩擦的区别,如图2所示。
二、探究增大及减小摩擦力大小的方法
对于增大与减小摩擦力的教学,传统课堂多数以言传或者图片展示。考虑到学生学习摩擦力后能够容易地分析出增大及减小摩擦力大小的方法,也有不少课堂以选择题的形式展示教学。传统的摩擦力演示仪需要教师手动将滑块匀速拉动,或者需要拉动长木板,难以解放双手做实验数据的记录以及实验的讲解。此外,用滚动摩擦代替滑动摩擦减小摩擦力以及利用润滑油等条件使摩擦力减小的实验,几乎得不到演示。使用本教具,则能向学生直观地演示如何增大以及减小摩擦,步骤如下:
①调整装置,打开旋转开关,使滑块与传送带间发生相对滑动;②往滑块上放置铁块来增大压力,从而增大摩擦力;③将毛巾套在传送带上增加接触面粗糙程度,从而增大摩擦力;④卸下滑块上放置的铁块来减小压力,从而减小摩擦力;⑤使用滑块的轮子,以滚动摩擦代替滑动摩擦,从而减小摩擦力;⑥滑塊正常滑动,在传送带与滑块之间喷上润滑油,从而减小摩擦力。
通过多项演示,学生能够在教师的引导下独立进行分析,进而“从物理走向社会”,学会分析生活中无处不在的摩擦力。相对于价格高昂的演示仪,本实验装置利用实验室原有器材(弹簧测力计、滑轮、滑块、砝码等),配上可调速度电机、变压器、轴承等,不出百元便可具备便捷、实验效果明显的特点,在经济实惠之余,也增添了学生的课后可塑性,让学生学以致用,巩固知识。