有关摩擦力的一些实验探究

有关摩擦力的一些实验探究

方正三中 郑晓东

　　一、探究与摩擦力的大小有关的因素

　　由推箱子的经验，摩擦力的大小可能与接触面的大小有关，可能与物体重量有关，可能与接触面的粗糙程度有关。利用弹簧测力计，进行以下实验步骤：

　　①把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力 ( 图 7-5-2 甲 ) 。

　　②将木块的侧面与桌面接触，重做上面的实验 ( 图 7-5-2 乙 ) 。这次读出的拉力比上面实验的拉力大还是小?

　　③在木块上再放一个木块，重做上面的实验 ( 图 7-5-2 丙 ) 。这次读出的拉力比上面实验的拉力大还是小?

　　④在水平桌面上铺上毛巾，放上木块，重做上面的实验 ( 图 7-5-2 丁 ) 。也把这次读出的拉力与图 7-5-2 甲实验的拉力相比较。

　　整理实验结果，可得出与摩擦力的大小有关的因素。

　　二、筷子提米

　　图 7-5-3 利用杯子或玻璃试管，可以做一个静摩擦的小实验。在试管里装满大米，把一根筷子插在中间，将米压紧，使筷子直立。拿起筷子就可以把装米的试管提起来 ( 图 7-5-3) 。

　　三、阐明“相对”含义的实验

　　在对摩擦力下定义时，我们说它是阻住 ( 指静摩擦 ) 或阻碍 ( 指滑动摩擦 ) 相对运动的力，其中“相对”二字非常重要。可通过一个简单的实验来阐明这一点。如图 7-5-4 所示，一木块 C 放在木板 D 上。用手把木板 D 从位置甲向右移动到位置乙，木块 C 也跟着向右运动了。这时手未对 C 直接施力， C 之所以能动起来，显然是由于 D 对 C 直接施了力，这就是摩擦力。这里有两种可能的情形：第一种情形是 C 和 D 的相对位置没有变化，即静摩擦力阻住了它们的相对运动，静摩擦力方向向右;第二种情形是 C 落后于 D 移动到位置 C ′，木块在木板上面滑动了，摩擦力就成为滑动摩擦力。这时木块相对于地面的运动仍是向右的，可它所受木板的摩擦力是向右的， 图7-5-3

　　因为木块 C 的运动相对于木板来说则是向左的，滑动摩擦力是阻碍木块与木板之间的相对运动的。

　　四、研究摩擦

　　如图 7-5-5 所示，把 J2109 型摩擦计与弹簧、滑轮等仪器组装起来。摩擦块 5 通过细线绕过定滑轮 4 和软弹簧 1 相连，弹簧下端的指针 2 可在标尺 3 上指示出弹簧的伸长变化。

　　水平向右拉动摩擦板 6 ，由于受到向右的摩擦力的作用，摩擦块将向右移动，弹簧伸长，直到弹簧的拉力和摩擦力相等时，摩擦块静止。指针可在标尺上指示出弹簧的伸长变化。

　　利用此装置，可以探究与摩擦力的大小有关的因素，也可以比较滑动摩擦和滚动摩擦阻碍作用的大小。