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摘 要：本文介紹了如何制作一个演示摩擦力方向的教具以及如何应用教具判断摩擦力方向，实验通过LED灯的亮暗来显示出摩擦力的方向，给学生留下深刻的印象，为学生以后深刻理解摩擦力的方向留下丰富的表象.
关键词：摩擦力;力的方向;LED灯;相对运动
文章编号：1008-4134（2019）17-0042中图分类号：G633.7文献标识码：B
1 提出问题
要想精准落实新课标指引下的物理核心素养教学，就要了解影响学生认知结构中的难点.影响学生认知提升的障碍有多种因素，比如前概念的干扰性，物理问题情境的复杂性，物理模型建构的抽象性，物理知识逻辑的系统性等等.其摩擦力的方向判断是高中物理力学教学中的一个难点，特别是对于分析能力较弱的同学，由于摩擦力有静摩擦力和滑动摩擦力两种，学生很容易混淆二者.为此笔者设计制作了摩擦力方向演示仪，来演示静摩擦力和滑动摩擦力的方向，以有效地解决教学难点，精准落实核心素养.
2 实验原理
轨道小车在外力（或重力分力）作用下会沿着轨道发生微小位移，如果小车向左移动如图1（a）中所示，复位开关A（里面有弹簧）接通电路，红色LED发光， 显示出仪器受到的摩擦力方向向右.当小车在外力（或重力分力）作用下向右发生微小位移如图1（a）中复位开关B接通电路，蓝色LED亮起来，显示出仪器受到的摩擦力方向左.撤去外力后，在两个复位开关中，在弹簧弹力作用下小车回到到最初位置电路断开，显示没有摩擦力.实验中通过LED灯的亮与暗来显示出摩擦力的有无和方向.当外力较小时小车发生微小位移，整个仪器（如图1实验原理图B所示）处于静止状态，可以根据弹簧秤读数显示出摩擦力大小，通过红色和蓝色LED亮显示出摩擦力方向.如果外力较大，会使得整个仪器在桌面上发生滑动（相对桌面移动），此时显示出仪器受到摩擦力方向与相对运动方向相反.通过实验可以归纳出来，仪器受到静摩擦力时摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，仪器受到滑动摩擦力时，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，通过实验有效突破了摩擦力方向的教学难点.
3 实验材料及工具
实验室标配的塑料小车及配套铝制轨道1个、4.5V红色和蓝色LED灯带各1个、三节5号1.5V干电池和电池盒、J2515—G型双缝干涉单缝衍射观察仪木盒1个（制作仪器底座）、长1cm木工螺丝5个、长5cm的木工螺丝2个、长3cm直径0.8cm螺杆2个螺母配4个、10×15×2cm配重木块1个、22cm×31cm硬纸板1块、双面胶带1卷、导线若干、剪刀、十字螺丝刀、电钻、铝材切割机等.
4 实验仪器制作
4.1 制作底座和小车轨道
在小车轨道上用切割机或者铁锯条（手锯）截取16cm，然后将木盒截取12.5cm将铝制轨道放入木盒中.在木盒适当位置用电钻钻3个直径为8mm 的小孔（如图2）1、2、3位置.然后在孔1、2位置位置拧上两个长3cm直径0.8cm螺杆，在内外分别拧一个螺母，这样既可以固定螺杆位置也可以调节螺杆的长度.
4.2 制作移动小车
在塑料小车上用电钻钻孔（如图3），钻孔4、5、6、7孔直径8 mm，然后将复位开关A、B穿过孔4、7同时用热熔胶固定复位开关A、B.购买的两个LED灯带都带有一个三节5号1.5V的干电池盒，将两个灯带并联到电池盒上，同时将复位开关串联到电路中，如图3（a）所示.电池盒的长度比塑料小车略宽，需要将塑料小车锯开缺口，大小恰好放入电池盒为宜.
4.3 制作配重木块
在厚木板上截取长16cm、宽10cm、厚度约2.5cm左右的木板，用电钻在木块上适当位置打两个孔，将配重木块放到小车上，先拧上木工螺丝，然后用笔在塑料小车上标记位置，用电钻打小孔，不要打穿，然后用十字螺丝刀将木工螺丝拧紧，这样配重木块就固定在小车上了.
在安装之前在两侧分别固定橡皮筋方便实验操作.
4.4 制作外包装盒和粘贴灯带
将长硬纸板沿着31cm方向等分成三份，在纸板内侧三等分的两个折痕处用剪刀（或壁纸刀）和刻度尺轻轻割开，不能割破，大约裁剪纸板厚度一半，裁剪出一小条方便折叠.然后将前面连接好的LED灯带穿过图2的孔3同时穿过外包装盒，用长1cm木工螺丝将包装盒固定在底座木盒上.然后用双面胶将LED灯带粘贴到包装盒上仪器成品如图5所示，如果外观想要进一步美化可以在外面粘贴彩纸.
关键词：摩擦力;力的方向;LED灯;相对运动
文章编号：1008-4134（2019）17-0042中图分类号：G633.7文献标识码：B
1 提出问题
要想精准落实新课标指引下的物理核心素养教学，就要了解影响学生认知结构中的难点.影响学生认知提升的障碍有多种因素，比如前概念的干扰性，物理问题情境的复杂性，物理模型建构的抽象性，物理知识逻辑的系统性等等.其摩擦力的方向判断是高中物理力学教学中的一个难点，特别是对于分析能力较弱的同学，由于摩擦力有静摩擦力和滑动摩擦力两种，学生很容易混淆二者.为此笔者设计制作了摩擦力方向演示仪，来演示静摩擦力和滑动摩擦力的方向，以有效地解决教学难点，精准落实核心素养.
2 实验原理
轨道小车在外力（或重力分力）作用下会沿着轨道发生微小位移，如果小车向左移动如图1（a）中所示，复位开关A（里面有弹簧）接通电路，红色LED发光， 显示出仪器受到的摩擦力方向向右.当小车在外力（或重力分力）作用下向右发生微小位移如图1（a）中复位开关B接通电路，蓝色LED亮起来，显示出仪器受到的摩擦力方向左.撤去外力后，在两个复位开关中，在弹簧弹力作用下小车回到到最初位置电路断开，显示没有摩擦力.实验中通过LED灯的亮与暗来显示出摩擦力的有无和方向.当外力较小时小车发生微小位移，整个仪器（如图1实验原理图B所示）处于静止状态，可以根据弹簧秤读数显示出摩擦力大小，通过红色和蓝色LED亮显示出摩擦力方向.如果外力较大，会使得整个仪器在桌面上发生滑动（相对桌面移动），此时显示出仪器受到摩擦力方向与相对运动方向相反.通过实验可以归纳出来，仪器受到静摩擦力时摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，仪器受到滑动摩擦力时，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，通过实验有效突破了摩擦力方向的教学难点.
3 实验材料及工具
实验室标配的塑料小车及配套铝制轨道1个、4.5V红色和蓝色LED灯带各1个、三节5号1.5V干电池和电池盒、J2515—G型双缝干涉单缝衍射观察仪木盒1个（制作仪器底座）、长1cm木工螺丝5个、长5cm的木工螺丝2个、长3cm直径0.8cm螺杆2个螺母配4个、10×15×2cm配重木块1个、22cm×31cm硬纸板1块、双面胶带1卷、导线若干、剪刀、十字螺丝刀、电钻、铝材切割机等.
4 实验仪器制作
4.1 制作底座和小车轨道
在小车轨道上用切割机或者铁锯条（手锯）截取16cm，然后将木盒截取12.5cm将铝制轨道放入木盒中.在木盒适当位置用电钻钻3个直径为8mm 的小孔（如图2）1、2、3位置.然后在孔1、2位置位置拧上两个长3cm直径0.8cm螺杆，在内外分别拧一个螺母，这样既可以固定螺杆位置也可以调节螺杆的长度.
4.2 制作移动小车
在塑料小车上用电钻钻孔（如图3），钻孔4、5、6、7孔直径8 mm，然后将复位开关A、B穿过孔4、7同时用热熔胶固定复位开关A、B.购买的两个LED灯带都带有一个三节5号1.5V的干电池盒，将两个灯带并联到电池盒上，同时将复位开关串联到电路中，如图3（a）所示.电池盒的长度比塑料小车略宽，需要将塑料小车锯开缺口，大小恰好放入电池盒为宜.
4.3 制作配重木块
在厚木板上截取长16cm、宽10cm、厚度约2.5cm左右的木板，用电钻在木块上适当位置打两个孔，将配重木块放到小车上，先拧上木工螺丝，然后用笔在塑料小车上标记位置，用电钻打小孔，不要打穿，然后用十字螺丝刀将木工螺丝拧紧，这样配重木块就固定在小车上了.
在安装之前在两侧分别固定橡皮筋方便实验操作.
4.4 制作外包装盒和粘贴灯带
将长硬纸板沿着31cm方向等分成三份，在纸板内侧三等分的两个折痕处用剪刀（或壁纸刀）和刻度尺轻轻割开，不能割破，大约裁剪纸板厚度一半，裁剪出一小条方便折叠.然后将前面连接好的LED灯带穿过图2的孔3同时穿过外包装盒，用长1cm木工螺丝将包装盒固定在底座木盒上.然后用双面胶将LED灯带粘贴到包装盒上仪器成品如图5所示，如果外观想要进一步美化可以在外面粘贴彩纸.
