浅谈在摩擦力一节中使用dis进行实验-江苏省南通市启秀中学.docVIP

浅谈使用DISlab进行新教材摩擦力的实验 沈 军 （南通市启秀中学，江苏 南通 226001） 1 引言 物理新课程课改DIS实验系统，直接可以在电脑上得到实验数据，并通过图表、图线具体分析出来，十分直观简便，删去了以往实验课上繁琐的计算过程，即节约了时间又让学生感到直观、易懂。 2 教材上的实验 在摩擦力一节中，新教材第61页有演示实验，利用弹簧秤和木块探究拉力和摩擦力的变化情况以及两者之间的关系。课本的介绍如下： 把木快放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动。 在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标志（图1）。继续用力，当拉力到达某一数值Fmax时木块开始移动，此时拉力会突然变小到F0。 图2是拉力变化的示意图。你能不能看出木块是在什么时候开始移动的？ 如果用力的传感器来代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力变化的图线。 教材上介绍的实验是利用弹簧秤拉木块，观察木块的运动及弹簧秤指针的变化情况判断拉力的变化，然后分析判断摩擦力的变化情况，为了更清楚地反映力的变化情况，在弹簧测力计指针下塞一个小纸团，让小纸团随指针移动，并作为指针到达最大位置的标志。利用弹簧测力计进行书上的实验，仪器简单，但操作要求较高，实验时必须匀速拉动木块，操作时很难做到，而且观察不方便，在控制木块匀速的时候还要去读数，许多学生都无法迅速准确的完成。课本上画出了摩擦力随拉力变化的情况，但这个变化在学生自己动手利用弹簧进行实验的过程中是很难直接观察出来的。因此，在这里，新教材介绍使用DIS实验系统。 3 基于DISlab的实验 本人利用DIS实验系统做了这个实验，现把一点经验写出来，供大家参考。 开始，实验装置和书上类似，仅仅把弹簧测力计换成力传感器，进行实验后，发现，因为人拉动传感器的时候，力量变化不均匀，而传感器灵敏度比较高，画出的图线抖动比较厉害，而且木块质量小，拉力稍大，木块就开始滑动，图线上最大静摩擦力和滑动摩擦力的关系就无法明显的反映出来。如图3 然后，对实验方式进行了改进，实验装置如图4，木块上增加了质量是5kg的砝码，使最大静摩擦力增大，把拉动力传感器改为力传感器固定在桌面上，拉动木块下的木板，拉动木板可以保证不管是否匀速拉动木板传感器读数始终反映木块受的摩擦力的大小。经过改进，图线的抖动明显变小了，前半段，反映静摩擦力增大的图线基本可以较为清楚地画出来，但在反映滑动摩擦力情况的阶段，由于很多实验室里用的木板表面被处理得较为光滑，但表面却不够平整，会有不明显的凹陷和凸起，木块的滑动不够稳定，不同的地方滑动摩擦力的大小有变化，使得图线的后半段抖动依然比较厉害。如图5 为了解决这个问题，我找了一块木板，表面有着均匀的纹理（图6），这样，既进一步增大了摩擦因数，同时又保证木块在木板上滑动的时候滑动摩擦力基本不变。这样改进后，经过几次练习，实验图线较为理想，如图7所示。 实验中的其它一些注意点，实验中拉动木板的力量增大的过程尽可能均匀，木块滑动后需要继续拉动木板，不要过早停止。 4 结语 DIS实验简化了实验数据的采集过程，但要求学生有更高的实验方案的设计能力和实验数据尤其是表格、图像的处理能力。 物体不动 摩擦力 拉力 物体滑动 o Fmax F0 F 图1 图2 图3 图5 图6 图7 传感器 图4