“探究影響摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)

欒祥虎

1 教科書中的實(shí)驗(yàn)及存在的缺點(diǎn)

鄂教版小學(xué)科學(xué)4年級(jí)下冊(cè)“筆桿上橡膠套的作用”一節(jié)中，對(duì)“探究影響摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，見圖1。

1.1 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）把木塊放在玻璃上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平勻速拉動(dòng)木塊，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；

（2）再把木塊依次放在長(zhǎng)木板、砂紙、毛巾、橡膠墊上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平勻速拉動(dòng)木塊，分別記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。

通過(guò)測(cè)出上述5種情況下的拉力的大小，從而間接地測(cè)出木塊和各種不同材料之間的摩擦力大小，探究得出滑動(dòng)摩擦力與物體接觸表面粗糙程度有關(guān)的規(guī)律。每一步探究的核心都是用測(cè)力計(jì)測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小，而測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的關(guān)鍵是：①要讓測(cè)力計(jì)水平勻速直線拉動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)；②使測(cè)力計(jì)指針示數(shù)穩(wěn)定而便于讀數(shù)；③使示數(shù)值等于木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。

1.2 實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)

（1）手拉測(cè)力計(jì)，難以保證木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)際操作中幾乎是不可能做到的；

（2）木塊在作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，難以讀數(shù)甚至無(wú)法讀數(shù)；

（3）在較為粗糙的接觸面上，用測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊，每時(shí)每刻手的用力大小可能不均，導(dǎo)致測(cè)力計(jì)示數(shù)差異較大。

由于教材上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在著上述缺陷，誤差太大，且要求操作精度相對(duì)較高，故對(duì)于小學(xué)生而言，在分組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必然困難重重，成功率較低，誤差較大，有時(shí)甚至?xí)贸鱿嚆５膶?shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

鐵架臺(tái)1個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)1個(gè)、小木塊1個(gè)、長(zhǎng)木板1塊、玻璃板1塊、砂紙1張、毛巾1條、橡膠墊1塊、細(xì)繩2根。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定在鐵架臺(tái)上，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長(zhǎng)木板。實(shí)驗(yàn)時(shí)用手拖動(dòng)長(zhǎng)木板，然后讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即可測(cè)出木塊和木板之間的摩擦力。

（2）在下面的木板上依次更換玻璃、砂紙、毛巾、橡膠墊，并分別將其與下面的長(zhǎng)木板固定成一體，與長(zhǎng)木板一起拖動(dòng)，分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即可測(cè)出木塊和各種不同材料之間的摩擦力大小。

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于滑動(dòng)摩擦力大小與物體運(yùn)動(dòng)速度快慢無(wú)關(guān)，因此長(zhǎng)木板被抽動(dòng)的速度大小不受任何限制；使長(zhǎng)木板滑動(dòng)，而小木塊卻相對(duì)地面靜止，無(wú)論木板運(yùn)動(dòng)速度如何，小木塊均受到平衡力的作用，操作簡(jiǎn)單，易于控制，成功率高。

（2）用手拉動(dòng)長(zhǎng)木板時(shí)，用力可大可小，可快可慢，毫不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大降低了實(shí)驗(yàn)操作的難

度和精度，更符合小學(xué)生的身心特點(diǎn)，更適合小學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

（3）同時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，示數(shù)比較穩(wěn)定，且測(cè)力計(jì)指針持續(xù)停留在某一刻度時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，更容易讀出準(zhǔn)確的數(shù)值，誤差減小，容易從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析歸納出正確的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)效果自然會(huì)更好。

真可謂小改進(jìn)，大優(yōu)化，易操作，效果佳！