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1、1对高一物理教材中两个实验精确度的提高方法的研究李晓明云南省临沧市耿马县耿马一中，云南 耿马 677500（此论文已在中学物理教学参考的 2013 年第 6 期上半期上发表）【摘要】：结合高一物理实验和相关的力学知识，提高了高一物理中两个实验的精度，有利于提高学生综合运用力学理论知识的能力；使实验结论更加的符合理论。【关键词】：摩擦力的平衡，精确，实验高一物理必修一的探究加速度与力、质量的关系 1和必修二的探究功与速度变化的关系 2 中都涉及到平衡摩擦的方法。特别是在探究加速度与力、质量的关系中，教材没有提及摩擦力的平衡，可是如果在做实验时不平衡摩擦力的话会影响实验结论的得出。 探究功与速度变
2、化的关系的实验中，教材上“使小车刚好能够滑下”的克服摩擦的方法，除了不易操作外，还存在着一个问题：理论上，最大静摩擦力大于滑动摩擦力，因此在调节斜面与水平面的夹角的过程中，直到重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力之前小车都不会下滑，也就是说当小车刚好下滑之时，重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力，当然也就大于了物体下滑时的滑动摩擦力。所以这种做法会给这两个实验带来了理论上的误差，为了提高实验精确性和易操作性，必须精确的确定斜面与水平面的夹角，夹角的确定又涉及到动摩擦系数的测量，结合自己的教学实践，可以对两个实验中平衡摩擦力的方法做如下的改进：一、动摩擦系数的测量按照如图 1 所示的装置，用打点
3、计时器和刻度尺测出小车在斜木板上下滑时的加速度 ，在用量角器量出此时木板与水平面的夹a角 ，再对在斜木板上面的小车进行如图 2 所示的受力分析，从而2求出动摩擦因素 。对小车进行受力分析过程如下：根据牛顿力学得： )1(cosincosinLgamgFaff 在本次实验中，本人用此公式测得，当 06时，加速度2/36.8sa，小车的铁轮子与上了油漆的密度板之间的滚动动摩擦系数 07。二、重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡时木板与水平面的夹角的计算0当重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡时，在斜面上运动的小车所受合力为零，设此时木板与水平面的夹角 ，按照图 2 所示对0小车进行受力分析得到此时密度板与
4、水平面的夹角 满足：)2(07.tancos0in00 LmgFff而使用课本上的“使小车刚好能够滑下”的克服摩擦的方法的方法做实验时， 的值的范围从 0.020-0.037 看似都能满足“使0tan小车刚好能够滑下”的条件。而测量所得的 0.027 恰好分布在0.020-0.037 之间，所以使 ，对摩擦力的平衡就会更07.tan03加的准确。在做探究加速度与力、质量的关系的实验前，按照教材的编排顺序，虽然学生已经掌握了受力分析的内容，但还没有学过牛顿第二定律，因此第一次做探究加速度与力、质量的关系实验时，学生不可能自己推导木板与水平面的夹角 到底应该等于多少。0但是，如果按照课本的参考案例
5、一 4做的学生会发现：如果不平衡摩擦力的，则不会得出加速度与小车质量成反比与拉力成正比的结论，而是得出加速度与质量的倒数或拉力成一次函数的关系。如果按照参考案例二 5的方法，由于操作的随机性，也只有很少的一部分同学会能够恰好平衡摩擦力而得出正确的结论。待学了牛顿第二定律后，再要求学生按照上述的原理和步骤对前面的实验结果进行纠正。在使用教材探究功与速度变化的关系中的参考案例二做实验时，学生已经学过了牛顿第二定律，所以课本上的问题：“小车运动中会受到阻力，可以使木板略倾斜，作为补偿。木板应该倾斜到什么程度？” 6要求学生思考平衡阻力的方法，虽然很多教辅资料上都说到以通过改变木板与水平面的夹角而使小
6、车恰好可以在木板上做匀速直线运动为准。但同样由于操作的随机性，也只有很少的一部分同学能够通过多次测试的方法恰好平衡摩擦力而得出正确的结论。如果不平衡摩擦力，外力所做的功又不与小车的速度的平方成正比例关系，所以此实验仍然有较大的误差，要减小误差就必须按照步骤一和二来计算木板与水平面的夹角 ，从理论上提高实04验的精度。通过引导学生对这两个实验的精度进行了提高，在知识能力层面上可以提高学生综合运用力学理论知识的能力。对这两个实验本身而言，通过提高实验的精度，减小误差，使实验结论更加的接近理论。参考文献145 张大昌，张维善等.普通高中课程标准实验教科书 1M，北京：人们教育出版社，2010.3：71；73；7326 张大昌，张维善等.普通高中课程标准实验教科书物理 2M，北京：人们教育出版社，2010.4:69；703 教育部教学仪器研究所.高中物理学生实验M.北京：人民教育出版社 2003.6：156个人信息姓名：李晓明，性别：男，民族：彝族，年龄：29 岁，出生年月：1984 年 6 月 10 日，云南师范大学物理与电子信息学院农硕专业毕业，耿马县一中二级教师。
