“探究影响摩擦力大小的因素”实验改进设计

  • 投稿李成
  • 更新时间2015-09-14
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湖北省襄阳市保康县两峪乡麻坪小学(441600)栾祥虎

1教科书中的实验及存在的缺点

鄂教版小学科学4年级下册“笔杆上橡胶套的作用”一节中,对“探究影响摩擦力大小的因素”的实验设计,见图1。

1.1实验步骤

(1)把木块放在玻璃上,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,记录弹簧测力计的示数;

(2)再把木块依次放在长木板、砂纸、毛巾、橡胶垫上,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,分别记录弹簧测力计的示数。

通过测出上述5种情况下的拉力的大小,从而间接地测出木块和各种不同材料之间的摩擦力大小,探究得出滑动摩擦力与物体接触表面粗糙程度有关的规律。每一步探究的核心都是用测力计测出滑动摩擦力的大小,而测出滑动摩擦力的关键是:①要让测力计水平匀速直线拉动木块运动;②使测力计指针示数稳定而便于读数;③使示数值等于木块受到的滑动摩擦力的大小。

1.2实验缺点

(1)手拉测力计,难以保证木块作匀速直线运动,实际操作中几乎是不可能做到的;

(2)木块在作变速运动时弹簧测力计的示数不稳定,难以读数甚至无法读数;

(3)在较为粗糙的接触面上,用测力计拉动木块,每时每刻手的用力大小可能不均,导致测力计示数差异较大。

由于教材上的实验设计存在着上述缺陷,误差太大,且要求操作精度相对较高,故对于小学生而言,在分组实验过程中必然困难重重,成功率较低,误差较大,有时甚至会得出相悖的实验结果。

2改进实验

实验装置如图2所示。

2.1实验器材

铁架台1个、弹簧测力计1个、小木块1个、长木板1块、玻璃板1块、砂纸1张、毛巾1条、橡胶垫1块、细绳2根。

2.2实验步骤

(1)将弹簧测力计一端固定在铁架台上,另一端钩住木块,木块下面是一长木板。实验时用手拖动长木板,然后读出弹簧测力计的示数,即可测出木块和木板之间的摩擦力。

(2)在下面的木板上依次更换玻璃、砂纸、毛巾、橡胶垫,并分别将其与下面的长木板固定成一体,与长木板一起拖动,分别读出弹簧测力计的示数,即可测出木块和各种不同材料之间的摩擦力大小。

3实验改进后的优点

(1)由于滑动摩擦力大小与物体运动速度快慢无关,因此长木板被抽动的速度大小不受任何限制;使长木板滑动,而小木块却相对地面静止,无论木板运动速度如何,小木块均受到平衡力的作用,操作简单,易于控制,成功率高。

(2)用手拉动长木板时,用力可大可小,可快可慢,毫不影响实验结果,大大降低了实验操作的难

度和精度,更符合小学生的身心特点,更适合小学生分组实验。

(3)同时弹簧测力计始终处于静止状态,示数比较稳定,且测力计指针持续停留在某一刻度时间相对较长,更容易读出准确的数值,误差减小,容易从实验数据中分析归纳出正确的结论,实验效果自然会更好。

真可谓小改进,大优化,易操作,效果佳!

收稿日期:2015-05-12