“测量摩擦力”的实验改进
襄樊市第四十中学 徐 虎
【创作题目】 “测量摩擦力”的实验改进 【创作目的】
为了更准确、更科学、更稳定的测量摩擦力。 【创作过程】
传统的操作方法是：用弹簧秤拉着小车在平面上滑动，以弹簧秤测得的数值，记为摩擦力的大小。
这种方法测得的数值是摩擦力的大小吗？不是。因为其一，摩擦力的方向与小车运动的方向是相反的，而实际测量中，我们用弹簧秤拉着小车沿小车运动的方向使劲，我们测的力与摩擦力的方向是相反的；其二，在摩擦方式不变、小车重量不变、接触面的粗糙程度不变的情况下，无论小车的运动状态如何变化，从理论上讲摩擦力的大小都不会改变，在实际测量的中，当我们用较大的力量拉小车时，车速加快，弹簧秤的示数增大；当我们用较小的力量拉小车时，车速减慢，弹簧秤的示数减小。在这个实验中测得的数值波动过大，不符合摩擦力的特点。所以我认为在这个实验中测量的不是摩擦力的大小而是牵引力的大小。
为什么我们一直沿用传统的实验方法，因为当小车在做匀速直线运动的时候，摩擦力与牵引力是一对平衡的力，它们大小相等方向相反，由此通过测量牵引力的大小换算出摩擦力的大小。 这个实验的要求是：“小车必须保持匀速直线运动”，使牵引力和摩擦力处于“二力平衡”状态。但是在具体的实验操作中难以做到。
先说直线运动，我们徒手画一条直线显然不如借助直尺画的直，所以当我们徒手用弹簧秤拉着小车作直线运动时，由于手的分寸感难以把握，从而造成小车实际的运动经常偏离直线。
再说匀速运动，由于徒手牵引小车运动的过程中，很难把握到力度始终如一，因此会导致小车时快时慢，在弹簧秤上表现为示数有一定的波动，波动大小因人而异，手感好的波动小，手感差的波动大，老师操作波动小，学生操作波动大。
在无法保证匀速直线运动的前提下，摩擦力不等于牵引力，所以我们通过这种方法测得的“摩擦力”与实际的摩擦力有较大出入。
【改进方案】
1.确保直线运动：在小车运动的前方安装一个滑轮，这样两点确定一条直线，小车的运动就不容易偏离直线了。
2.确保匀速运动：为了保证播音质量，好质量的录音机马达上安装了稳速电路，因此用废弃的录音机马达可以实现匀速牵引的目的。
3.确保顺畅运动：小车的底面要打磨光滑；小车的前方要倒成圆角；木板上铺设质地均匀，没有疵点的布料；弹簧秤上安装轮子等等，以减少小车在运动中被绒线挂住或被疵点拌住的可能性。
【创作效果】
1.废物利用，成本很低。 实验器材大多为实验室常用器材，废弃的录音机马达和磁带一般学校都有。
2.制作简单，加工方便。
以现有的机械为基础，进行简单的改造、加工。没有复杂的工艺要求，却能达到理想的实验效果。
3.实验设计，科学合理。
与其它同类实验相比，设计更为科学，学生更易理解。4.性能可靠，效果显著。
经过多次演示，性能稳定，操作简单，误差极小。5.应用广泛，一劳永逸。 广泛的应用于其他各种力学实验。
