巧设小实验化解《摩擦力》教学难点

物理是一门实验科学，每一个物理概念的建立和定律的发现，都有其坚实的实验作为基础，如何进行有效合理的、因地制宜因人而异的实验教学方式，促进学生的多元思维发展，培养学生的创新精神和创造性解决问题的能力，提高学生的科学素养，仍然是我们目前新课程改革的所面临的一项重要的任务。

在具体的教学实践中需要我们积极动脑动手，创造性地设置一些实验情景，利用实验来破解教学中的重点和难点，譬如，《摩擦力》一章的教学难点之一是摩擦力方向问题，书本上对此的定义是“与相对运动或者相对运动趋势方向相反”，但是这个“相对运动趋势”有时候很难通过“言传”让学生去“意会”，造成学生难以想象出这个“相对运动的趋势方向”，也就不会判断静摩擦力方向，为此，我利用生活中常用的一些器材，设计了如下的几个实验，来一一破解这几个重点与难点。

1　体验相对“运动趋势”，破解静摩擦力方向难点

取表面粗糙的物体(如毛巾)放于桌面上，拿一把鞋刷放在毛巾上，用手推鞋刷(如图1)观察刷毛的变化，刷毛弯曲后就有向前的运动趋势，摩擦力与这个“趋势”方向相反，所以向后，当学生很容易就能得出静摩擦力的方向，而且学生对这个实验很感兴趣，跃跃欲试想亲手做一下，再拿出另一毛刷，两者叠放在一起(如图2)，请学生推上面的一块，能明显看出上下表面刷毛的变化，据此现象得出有相对运动趋势的两个物体所受静摩擦力方向相反的结论。

2　亲手感受摩擦力，破解滑动摩擦方向难点

学生对于摩擦力没有直观的感受，让学生将一张纸放在水平桌面上，用手掌压在纸上，并推动纸张向前移动，这时我们会感受到摩擦力的存在(如图3)，改变压力大小，以及换用粗糙程度不同的纸张重复实验，可以体验到摩擦力的大小与正压力的大小，以及接触面的粗糙程度有关，这样就为滑动摩擦力的教学起到了铺垫的作用，同时，通过手部的感受，调动了各种感官，加深了对摩擦力的印象，有助于形成正确而深刻的记忆。

3　定量小实验破解“最大静摩擦与滑动摩擦关系”难点

关于静摩擦力的规律为：0≤f静≤fmax，且最大静摩擦力fmax大于相应条件下的滑动摩擦力f滑，不少同学表示不好理解，为此，我设计了探究静摩擦力变化的规律及影响滑动摩擦力大小的实验装置。

3.1静摩擦力及最大静摩擦力的探究

实验原理

对小滑块而言，受到竖直弹簧通过定滑轮在水平方向产生的拉力F及小车上表面的静摩擦力，f静作用而处于静止状态，根据平衡条件有：f静=F(F即为弹簧示数)，对小车而言，受到滑块的静摩擦力及沙与沙桶通过绳子的拉力，由平衡条件及牛顿第三定律可知，改变沙与沙桶的重力，就改变了滑块所受到的静摩擦力，从而通过弹簧秤的示数展示了滑块所受到的静摩擦力的变化。

实验步骤

①按图示要求安装装置，调节定滑轮高度，使拉线水平。

②用勺子逐渐向沙桶中添加沙子，在小车相对滑块滑动之前，观察并记下弹簧秤示数，即为静摩擦力的大小。

③逐渐增加沙子，当沙子量增加到使滑块与小车恰要相对滑动时，记下此时弹簧秤示数，即为最大静摩擦力fmax。

④当滑块与小车滑动起来以后，记下此时弹簧秤的示数，即为滑动摩擦力f滑。

实验小结　通过这样的实验，让学生充分观察和体验最大静摩擦力的存在，同时也能够通过实验数据得到“最大静摩擦力fmax大于滑动摩擦力f滑”的结论，这样的结论不再是非常空洞的知识，而是有实实在在的数据支撑的。

3.2滑动摩擦力影响因素的探究

实验原理

小车与滑块相对滑动后，滑块仍处于静止状态，根据平衡条件有：f滑=f拉，正压力FN=G，改变正压力和接触面的粗糙程度，测量滑动摩擦力，用测得的数据研究影响滑动摩擦力大小的因素。

实验步骤

①用弹簧秤测量滑块的重力G。

②在沙桶中添加沙子，使小车运动与滑块有相对滑动，记下弹簧秤示数，由平衡条件可知，f滑=F拉(弹簧秤示数)。

③在沙桶中继续添加沙子，改变滑块与小车的运动速度，观察弹簧秤的示数是否变化。

④在确保滑块与小车有相对运动的前提下，在滑块上添加砝码，改变正压力，记下弹簧秤示数。

⑤重复步骤④，把记录的数据填入下表中。

⑥改变滑块与小车上表面的接触情况，譬如夹上一张光滑的纸张，在确保正压力不变的前提下，研究滑动摩擦力与表面接触粗糙程度的关系。

实验小结　本实验利用平衡原理，巧妙地把静摩擦力及滑动摩擦力通过弹簧秤示数很直观地显示出来，实验过程简单易行，既丰富了学生对摩擦力的感性认识，更有助于学生加深对摩擦力的理性分析和理解。

以上的几个小实验，器具简单，原理深刻，既使学生加深了摩擦力的感性认识，又化解了教学过程中的难点，可谓一举两得，所以我们在教育教学的实践中，要勇于发现新问题，多探索新实验，特别是一些小实验，通过挖掘，其实小实验也有大用处。