“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗改進

1、Vo l _ 3 5NO ． 6( 2 O1 4)物 理 教 師 P H Y S I C ST E A C H E R 第 3 5卷 第 6期 2 0i4矩 ‘ ‘探究影 響滑動摩 擦 力大小 因素“ 的實驗改進 孫 豐 富( 1 ．臨淄區(qū)教學研 究室 ， 山東 淄博 2 5 5 4 0 0 ； 2朱 召 友 濱城區(qū)秦皇臺中心學校 ， 山東 濱 州 2 5 6 6 5 9 )摘 要 ：人教 版 初 中 物 理 8年 級

2、下 冊 第 8章 第 3節(jié)“ 摩 擦 力” 一 節(jié) 第 2 4頁 探 究“ 影 響 滑 動 摩 擦 力 大 小 因 素 ” 的 實驗 裝 置 及 實 驗 步 驟 有 明 顯 的缺 陷． 本 文 從 實 驗 中需 要 解 決 的 兩 個 突 出 問題 入 手 對 實 驗 裝 置 進 行 了 4次 改 進 ， 取 得 了較 好 的 實驗 效果 ．關(guān)鍵詞 ：滑動摩擦力 ； 彈簧測 力計； 勻速直線運動在 探 究 “ 影 響 滑 動摩 擦 力

3、大 小 因 素 ” 的 實 驗 中 ， 若 按 照 人 教 版 教 材 E的 實 驗 裝 置 和步 驟 做 實 驗 ， 不 僅 操 作 起 來 難 度 大 ， 而且 實驗 誤 差 大 ， 容 易 得 出相 反 的結(jié) 論 ． 我 們 可 以 從 實 驗 中 需 要 解 決 的兩 個 突 出 問題 人 手 對 實 驗 加 以 改 進 ， 實 驗 會 取 得 較 好 的 效 果 ．I 教 材 實 驗 回 顧 人 教 版 初 中物 理 8年 級

4、 下 冊 第 8 章 第 3節(jié) “ 摩 擦 力” 一 節(jié)第 2 4頁是用 圖 1所示 的裝置 來探 究“ 影 響滑 動摩擦 力 大 小 因 素 ” 的 ． 教 材 中設 計 的實 驗 探 究 步 驟 如 下 ．圖 1( 1 )用 彈 簧 測 力 計 勻 速 拉 動 木 塊 ， 使 它 沿 水 平 長 木 板 滑 動 ， 從 而 測 出 木 塊 與 長 木 板 之 間 的滑 動 摩 擦 力 ．( 2 )改 變 放 在 木 塊 上 的 砝

5、碼 ， 從 而 改 變 木 塊 對 長 木 板 的壓 力 ， 測 出 此 種 情 況 下 的 滑 動 摩 擦 力．( 3 )換 用 材 料 相 同但 表 面 粗 糙 的長 木 板 ， 保 持 木 塊 上 的砝 碼 不 變 ， 測 出 此 種 情 況 下 的滑 動 摩 擦 力 ．2 教 材實驗 不足 分析 如 圖 2 ， 根 據(jù) 二 力 平 衡 原 理 ． 實 驗 時 只 有 木 塊 做 勻 速 直線 運 動 ， 彈 簧 測 力 計 對

6、木塊 的 拉 力 大 小 才 等 于 木 塊 所受 的摩 擦 力 大 小 ， 這 樣 圖 2從 彈簧測力計的示 數(shù)便 能讀 出摩擦 力 的大?。?所 以探 究 “ 影 響 滑 動 摩 擦 力 大 小 因素 ” 實 驗 成 功 的 關(guān) 鍵 是 讓 木 塊 在 彈 簧測 力計 的 拉 力 作 用 下 做 勻 速 直 線 運 動 ． 實 驗 時 有 兩 個 問題 需 要 思 考 和 解 決 ： 一 是 如 何 讓 木 塊 做 勻 速 直

7、線 運 動 ， 二是如何準確地從 彈簧 測力計 上讀數(shù)． 教 材 中這 兩個 問題都 沒考慮充分 ， 因為用 手直接 拉動 彈簧測 力計 ， 很難 保 證木塊始終做勻 速 直線 運動 ， 從 而 導致測 力計 示數(shù) 不 穩(wěn)定 ； 其次 彈簧測力計 一直在運 動也難 以精確讀 數(shù) ， 數(shù)據(jù) 存 在 較 大 誤 差 ， 所 以教 材上 的 實 驗 設 計 有 明 顯 的 缺 陷 ．3 實驗 改進方 案及 優(yōu)點 為 了 能 從 彈 簧 測 力

8、 計 上 準 確 讀 數(shù) ， 實 驗 時 應 讓 彈 簧 測 力 計 保 持 靜 止 ， 同 時 還 得 讓 木 塊 與 木 板 間 發(fā) 生 相 對 運 動 ， 因 此 實 驗 時 可 以抽 動 下 方 的 長 木 板 ， 讓 長 木 板 運 動 ，彈簧測力計和木塊靜止．改 進 方 案 1 ： 如 圖 3 ， 將 彈簧 測 力計 一 端 固定 ， 另 一端 拉 著 小 木 塊 ， 向右 水平 抽 動 長 木 板 ， 木塊 同 時 受 彈

9、 簧 測 圖 3力計 的拉力和長木板對它 的摩擦力 而保持 靜止．改 進 后 的優(yōu) 點 ： 因 為 滑 動 摩 擦 力 大 小 與 物 體 運 動 速 度 的 大 小 無 關(guān) ， 所 以 不 需 要 勻 速 拉 動 長 木 板 ， 操 作 比較 容 易 ； 同時 彈簧測 力計 相對靜 止 ， 此時 很容 易 讀數(shù) ， 因為示 數(shù) 穩(wěn) 定 ， 實驗 效 果 好 ．改 進 方 案 2 ： 如 圖4 ， 將 彈簧 測 力計 一 端 固定 ，

10、另 一 端 拉 著 小 木 塊 ， 在 長 木 板 底 部 墊 上 圓形 鉛 筆 ， 向 右 水 平 抽 圖 4動 長 木 板 ， 木 塊 同 時 受 彈 簧 測 力 計 的拉 力 ( 下 轉(zhuǎn) 第 3 8頁 )重 實驗 過 程 的 各 個 細 節(jié) ． 對 實 驗 過 程 各 個 細 節(jié) 的 研 究 ， 雖 然 會 花 費 教 師 較 多 的 備 課 時 間 ， 有 時 還 不 一 定 能 取 得 滿 意 的 效 果 ， 甚 至 一 無

11、 所 獲 ， 但 科 學 細 致 的 實 驗 思 路 和 方 法 加 l鍥 而 不 舍 的 精 神 ， 總 能 讓 我 們 獲 得 成 功 ， 這 也 正 是 新 課 程標準對我們提 出的要求．實踐 出真知 ， 細 節(jié)定成 敗． 只要 我們 注 重完 善實 驗 的每 一 個 細 節(jié) ， 提 高 實 驗 效 果 ， 就 一 定 能 在 物 理 實 驗 的 教 學 中做得更 出色 ， 收獲更豐盛．參 考 文 獻 ：I中華人 民共和 國教育部

12、． 義務 教育物理 課程 標準 ( 2 0 1 1年 版)E s ] ． 北 京 ： 北京 師 范大 學 出版 社 ， 2 0 l I ．2 劉炳升 ， 李容． 義務教育教科書 物理[ M] ．南京 ： 江蘇科學 技術(shù) 出 版社 ， 2 0 i 2 —2 0 1 3 ．3 張善賢． 激活源泉教育 [ M] ． 南京 ： 江蘇教育 出版社 ， 2 0 I2 ．4 莎士 比亞著 ， 朱生豪譯． 莎 士 比亞 文集[ M] ． 北 京 ： 中

13、 央編譯 出版 社 ， 2 O l O ．( 收 稿 日期 ：2 O 1 31 20 8 )V0 I ． 3 5NO ． 6(2 O1 4)物 理 教 師 PH Y SI CST EA C H ER 第 3 5 卷 第 6 期 2 O l 4年 “ 實 驗 設 計 不 要 節(jié) 省 時 間 ， 而 要 浪 費 時 間 ” ． 不 要 直 接 把 最 終 的 實 驗 方 案 送 給 學 生 ， 要 給 學 生 留 下 創(chuàng) 新 思

14、維 發(fā) 育 生長的空間． 科 學探 究 的實 質(zhì) 就是 讓 學生 像 科 學家 一 樣 “ 重 走 關(guān) 鍵 的那 么 幾 步 ” ． 在 課 堂 上 通 過 “ 設 計 有 方 改 進 有 法” 的展示 ， 優(yōu)秀學 生帶 領(lǐng) 中等生 ， 中等生帶 領(lǐng) “ 后 勁生 ” ，每 一 個 層 次 的 學 生 都 在 屬 于 自 己 的 最 佳 發(fā) 展 區(qū)里 發(fā) 展 ． 在 “ 牛 頓 第 一 定 律 ” 、 “ 動 能 、 勢 能 、 機 械

15、 能 ” 、 “ 歐 姆 定 律 ” 、 “ 氣 泡 的 運 動 ” 等 探 究 課 上 ， 我 們 堅 持 用 學 生 的設 計 為 起 點 ， 表 達 改 進 的 依 據(jù) ， 開 發(fā) 自 己 的 思 維 ． 正 如 紀 伯 倫 所 說 ， “ 重 要 的 不 是 讓 我 進 入 你 的 大 腦 ， 而是 打 開 我 自己 的 大 腦 ． ”3 解釋 證據(jù) ： 評 價有 思 。 交流有 想 經(jīng) 過實 驗我 們獲 得 了新 的證 據(jù) ，

16、 如 何 根 據(jù) 這 些 證 據(jù)得 出新 的規(guī) 律?我 們 得到 的規(guī) 律或 者 發(fā) 現(xiàn) 可靠 嗎 ?在 “ 解 釋證 據(jù) ”的過程中， 每一個參與者的思想決定 了整體評價交流的品質(zhì)．解 釋 證 據(jù) 的 時 候 要 培 養(yǎng) 學 生 思 想 的 獨 立 性 ． 我 們 不 要 急 于 拿 出正 確 的答 案 ， 一 些 教 師 “ 只 要 有 學 生 說 出 正確 的結(jié) 論 ， 對 證據(jù) 的解 釋 就會 戛 然 而 止 ． ” 這 樣 做

17、 最 大 的 問題 就 是 “ 結(jié) 論 與證 據(jù) 的關(guān) 聯(lián) 被 忽 略 了 ” ． 因 此 ， 解 釋 證 據(jù) 需 要 教 師 放 權(quán) 來 解 放 學 生 的 思 想 ． 白骨 精 出 現(xiàn) 后 ， 唐 僧 看 到 了善 ，悟 空 看 到 了 真 相 ? ?它 是 妖 精 ． 他 們 對 證 據(jù) 的 解 讀 能 力 是 不 一 樣 的 ， 如何 提 升 證 據(jù) 的 解 讀 能 力 ， 當 然 不 能 只 是 告 訴 結(jié) 論 ． 悟 空 只

18、 是 告 訴 唐 僧 “ 它 是 妖 精 ” ， 結(jié) 果 雖 然 替 師 父 除 r r 妖 精 卻 得 不 到 認 同 ， 師 父 反 而 念 緊 箍 咒 來 懲 罰 悟 空 ． 悟 宅應 當首先讓唐僧承擔起“ 思想 ” 的責任 ， 把 發(fā)現(xiàn) 問題的權(quán) 利 還 給 唐 僧 ： 你 看 看 她 的 眼 睛 ? 你 還 認 為 它 是 “ 善 良 的人 ” ?唐 僧 就會 主 動 運 用 他 “ 辨 妖 課 ” 上 學 到 的 數(shù) 據(jù) 處

19、 理 方 法 來 修 正 觀 點 并 發(fā) 現(xiàn) 真 相 ． 這 個 時 候 ， 悟 空 將 金 箍 棒 交 給 唐 僧 ， 只 見 唐 僧 ? ? 解 決 了 問 題 ． 把 發(fā) 現(xiàn) 問 題 的權(quán) 利 還 給 學 生 ， 把 解 決 問題 的 權(quán) 利 還 給 學 生 ， 只 有 這 樣 學 生 的 “ 思 ”和 “ 想 ” 才 會 主 動 參 與 ， 他 們 的證 據(jù) 解 讀 能 力 才 會 提 升 ．在 解 釋 證 據(jù) 的 過 程 中

20、， 學 生 起 初 比 較 習 慣 于 挑 出 支 持 自己 觀 點 的 證 據(jù) 來 得 出 結(jié) 論 ， 對 問 題 數(shù) 據(jù) 視 而 不 見 ． 到 了后來 ， 學 生 明顯 更 加 重 視論 證 證 據(jù) 的 可 靠 性 、 全 面 性 ． 學 生 認識 到 ， 由于 某 些 條 件 無 法 保 持 相 同 ， 探 究 的 結(jié) 果 會 不 可 靠 ； 當實驗儀器不夠先進 時， 探究 的結(jié)果也 可能不 夠準 確．在 實 踐 中 我 們 發(fā)

21、 現(xiàn) ， 通 過 “ 評 價 有 思 ， 交 流 有 想 ” 促 進 了 學 生個 體收集 、 處理 和分 析證據(jù) 能 力的 發(fā)展． 他 們會 自覺地 手 持 記 錄 本 發(fā) 表 自己 觀 點 ， 在 交 流 之 前 ， 學 生 已 經(jīng) 開 始 重 視 利 用 對 所 有 數(shù) 據(jù) 的 歸 納 分 析 來 得 出 自 己 的 結(jié) 論 ， 能 夠 借 助 組 織 化 的書 面 語 言 更 清 晰 地 表 達 自己 的 發(fā)現(xiàn) ．4 結(jié) 語 基

22、 于 證 據(jù) 的科 學 探 究 就 是 “ 尊 重 證 據(jù) 、 尋 找 證 據(jù) 、 解 釋 證據(jù)” 的學 習過程 ． 探究教學要 “ 形 ” “ 神” 兼 備就 必須深 化 ，就 必 須 深 刻 經(jīng) 歷 而 不 是 膚 淺 地 經(jīng) 過 ． 正 如 南 師 大 劉 炳 異 教 授 所 說 ， “ 提 出 問 題 要 講 依 據(jù) ， 猜 想 假 設 要 有 依 據(jù) ， 實 驗 設 計 要 有 過 程 ， 交 流評 價 要 有 證 據(jù) ， 一

23、 句 話 ， 證 據(jù) 意 識 貫 穿 在 探 究 教 學 的 始 終 ． ” 證 據(jù) 是 科 學 探 究 走 向 深 刻 的 “ 根 ” ， “ 基 于 證 據(jù) 的 科 學 探 究 ” 才 是 一 種 有 “ 根 ” 的 探 究 ， 此 “ 根 ” 可 生 長 出能 力 和 方 法 ， 此“ 根 ” 能 培 養(yǎng) 出 科 學 態(tài) 度 和 科 學 精 神 ．參 考 文獻 ：I童海云． 科 學教學 要重視集體論證 E J ] ． 人民教 育，

24、2 0 I 3 ( 2 0 ) ．2 羅筑華 ， 羅星凱． 中學生科學 假設質(zhì) 量評價量 表的制 定[ J ] ． 教 育科學 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ．3 張世成．初 中物 理新型課 堂構(gòu)建 的實踐 研究 [ M3 ． 長春 ： 世界 圖 書 出 版 公 司 ， 2 0 1 3 ( 9 ) ．( 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 0 2 — 2 1 )( 上 接 第 3 6 頁 )和 長 木 板 對 它 的 唪 擦 力 而

25、保 持 靜 止 ． 改 進 后 的 優(yōu) 點 ： 若 直 接將長木板放在 桌面 上 ， 用手 拉動 長木 板運 動時 ， 由于長 木 板 與 桌 面 間存 在 很 大 的 摩 擦 力 ， 會 給 拉 動 帶 來 困 難 ． 實 驗 時 在 長 木 板 底 部 墊 上 圓形 鉛 筆 后 ， 用 滾 動 代 替 滑 動 ， 減 少 長木 板 與 桌 面 問 的 摩 擦 ， 拉 動 更 容 易 ， 彈 簧 測 力 計 的 示 數(shù) 也 更 穩(wěn) 定

26、 ， 實 驗 效 果 更 好 了．改 進 方 案 3 ： 如 圖 5 ．將 彈 簧 測 力 計 放 在 一 木 塊 上 ， 使 測 力 計 一 端 固定 ， 另 一 端 拉 著 小 木 塊 ，在 長 木 板 底 部 墊 上 圓 形 鉛 筆 ， 向 右 水 平 抽 動 長 木 圖 5板 ， 木 塊 同 時 受 彈 簧 測 力 計 的 拉 力 和 長 木 板 對 它 的 摩 擦 力而 保 持 靜 止 ．改進后的優(yōu)點 ： 彈簧測力計 在實

27、驗過程 中始終處于懸空 狀態(tài)， 其 自身重力對實驗也會產(chǎn)生影響． 若實驗時在彈簧測力 計下面放一木塊做支撐， 可以平 衡掉 彈簧測力計 自身重力對 實驗的影響， 使得實驗讀數(shù)更準確 ， 實驗效果也更佳．改 進 方 案 4 ： 如 圖 6 ， 將 木 塊 放 在 長 木 板 上 ， 木 塊 一 端 用 繩 子 通 過 定 滑 輪 與 彈 簧 測 力 計 相 連 ， 長 木 板 底 部 墊 上 圓 形 鉛 筆 ， 長 木 板 一 端 通 過

28、 繩 子 與 電 動 機 相 連 ． 通 電后 ， 電 動 機 勻速 拉 動 長 木 板 向 左 運 動 ， 木 塊 同 時受 彈 簧 測 力 計 的 拉 力 和 長 木板 對 它 的 摩 擦 力 而 保 持 靜 止 ．改 進 后 的 優(yōu) 點 ： 改 用 電 動 機 拉 動 長 木 板 ， 更 容 易 使 長 木 板 保 持 勻 速 直 線 運 動 ， 木 塊 此 時 更 容 易 保 持 相 對 靜 止 ，一 38 一 讀數(shù) 更 準

29、確 ； 同 時 將 彈 簧 測 力 計 一 端 沿 豎 直 方 向 固 定 后 ，可 以很好 的平衡掉 彈簧測力計 自身重 力對實 驗的影 響 ， 使 得 實 驗 讀 數(shù) 更 準 確 ， 實 驗 效 果 也 達 到 最 佳 效 果 ．由 以上 分 析 可 知 ， 4個 改 進 方 案 都 比 人 教 版 教 材 中 的 實驗 設 計 有 所 優(yōu) 化 ． 改 進 方 案 1和 方 案 2主 要 解 決 了木 塊 勻速運動 ( 或相 對靜

30、止) 進 而從 彈簧 測力計 上 準確讀 數(shù) 的 難 題 ． 改 進 方 案 3和 方 案 4在 解 決 了 木 塊 勻 速 運 動 ( 或 相 對 靜 止 ) 的 基 礎 上 又 考 慮 了彈 簧 測 力 計 自身 重 力 對 實 驗 數(shù) 據(jù) 的影 響 ， 進 而 設 計 出使 彈 簧 測 力 計 讀 數(shù) 更 加 精 確 的 實 驗 方案． 4個改進方 案的設計思路是不斷遞進 的， 后一 個比前 一 個更加 的優(yōu) 化． 對 于課 本

31、中的學 生 實驗 或演示 實 驗 ， 只 要 我 們 在 繼 承 的 基 礎 上 勇 于 創(chuàng) 新 ， 改 變 定 勢 思 維 ， 換 個 角 度 和思 路 去設 計 ， 就 會 收 到 意 想 不 到 的效 果 ．參 考 文 獻 ：l聞 月 豐 ， 彭 松 林 ． 探 究 “ 滑 動 摩 擦 力 大 小 的 影 響 因 素 ” 的實 驗 改 進 E J 3 ．物 理 教 學 探 討 ， 2 0 1 3 ( 9 ) ： 5 3 ．2 李金