DIS系统在摩擦力探究实验中的应用.pdfVIP

2012年第 12期 物理通报 教育技术应用 DIS系统在摩擦力探究实验中的应用 教育技术应用 焦 飞 (渭南高级中学 陕西 渭南 714000) (收稿 日期 ：2012—05—14) 摘 要 ：利用 DIS和相关器材 的合理组装 ，实验探究滑动摩擦力在不 同因素影响下的变化情况 ，静摩擦力大小 的动态变化过程以及静摩擦力转变为滑动摩擦力时，对应 的最大静摩擦力的直观体验．加深 了学生对滑动摩擦力和 静摩擦力的理解． 关键词 ：DIS 滑动摩擦力 静摩擦力 最大静摩擦力 受到另一个物体阻碍它相对滑动的力 ，称为滑动摩 1 引言 擦力．通过改变正压力、接触面面积、接触面性质 以 摩擦力是 中学物理 中的重要概念，而高 中物理 及相对运动速度探究影响滑动摩擦力的因素． 教科书上关于摩擦力 的实验却不多，基本是定性研 3．1 实验原理 究，一般采用手拉弹簧测力计的方法．此方法由于很 实验安装如图1，将力传感器固定在铁架 台上， 难控制物体匀速运动，且不易观察，无法进行定量研 用绳子将木滑块与力传感器相连．滑块放在滑动摩 究．由于摩擦力问题的复杂性 ，在具体问题 中又表现 擦力演示器的皮带上，通过皮带的转动使木滑块与 出动中有静 ，静中有动 ，尤其静摩擦力在许多情形下 皮带发生相对运动．滑块在水平方 向上受到 2个力 似乎又是若有若无 ，大小方向不定 ，对于高一学生来 的作用，力传感器的拉力和木板的摩擦力．由于皮带 说着实不易理解．相比传统的实验手段 ，数字化实验 匀速运动 ，滑块始终处于平衡状态．根据二力平衡原 系统(DIS)结合力传感器在摩擦力实验研究上有着 理，力传感器示数等于滑块所受滑动摩擦力的大小． 明显的优势 ，笔者尝试通过 DIS实验系统与相关器 材的合理组装，实验得出摩擦力变化的图像，探究了 在正压力 、接触面积、接触面性质变化以及物体间相 滑滑动动摩擦力演示仪 、、 对运动速度变化时滑动摩擦力 的变化情况．使学生 对静摩擦力的大小变化和最大静摩擦力与滑动摩擦 一 力关系获得形象、直观的动态体验 ，弥补 了传统课堂 实验中的不足． 图 1 探究滑动摩攥力实验装置 3．2 实验步骤 2 实验器材 (1)按 图1安装好实验装置． 数字化实验系统 (DigitalInformationSystem， (2)将滑块放在皮带上 ，打开摩擦力演示器 ，使 DIS)，滑动摩擦力演示仪，铁架 台，带轮子的木板 ， 皮带 以一定的速度转动．通过传感器用 DIS系统绘 滑块 (100g)，钩码 (50g)6个 ，传感器 ，滑石粉 ，毛 制木块所受摩擦力变化 的图像 ，在 7．0S时放上2个 巾，电脑． 钩码 ，13．0S时再增加 2个钩码以改变滑块滑动时 的正压力大小．绘制摩擦力大小随时间变化的图像， 3 滑动摩擦力的探究实验 如图2(a