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.