摩擦力规律探究仪的制作

山东省威海市第一中学物理组（264200） 刘国瑞 张文堂

1 整体介绍

本作品是高中阶段应用于探究静摩擦力和滑动摩擦力规律的仪器，应用二力平衡原理测量摩擦力。作品装置图见图1，实物图见图2。研究静摩擦力规律时，能够较容易地得出静摩擦力和外力之间的关系，能够指示出最大静摩擦力的数值，并且能直观地比较最大静摩擦力和滑动摩擦力之间的关系；探究滑动摩擦力规律时，能探究出滑动摩擦力与压力、接触面面积、相对运动的速度及接触面粗糙程度之间有无关系，能定量测出滑动摩擦力与压力的定量关系。本作品可以用于教师课堂演示，也可以用于学生分组实验。见图1，图2。

2 仪器具体特点介绍

（1）测力计竖直放置，读数比较直观，也避免了测力计水平放置时自身重力带来的影响。见图3，图4。大测力计的秤钩被缩短，用细绳线代替，大大减少了秤杆与弹簧测力计外壳之间的摩擦力影响。在研究静摩擦力规律时，能够较容易地得出静摩擦力和外力之间的关系，并且在测力计上设计了能够指示出最大静摩擦力数值的标志，能直观看出最大静摩擦力和滑动摩擦力之间的大小关系。而且指示最大静摩擦力的标志物与细绳之间的摩擦力，可以用测力计下面的两个旋钮通过调节细绳的松紧来调节。使用大的弹簧测力计的原因是读数更直观，并且在原来的基础上把刻度的精度由原来的0.2 N调整为0.1 N。见图3。

（2）秤的下方安装一个可调动的定滑轮，可以改变绳的拉力方向，使与弹簧测力计相连的绳竖直，使物块所受的拉力水平，能和物块所受的摩擦力在同一直线上。并且在物块上也安装了两个挂钩，目的是使物块即使翻转改变面积时也能满足线的拉力水平。见图4，图5。

（3）物块的设计：物块的质量是固定的200 g，配备的砝码每个质量是50 g。探究滑动摩擦力规律时，物块与可移动木板接触面的粗糙情况是不同的，能探究出与接触面面积、相对运动的速度及接触面粗糙程度之间的定性关系，也能探究出滑动摩擦力与压力的定量关系，求出不同接触面与可移动木板接触时滑动摩擦力与压力的比值μ，体会动摩擦因数的含义。

（4）拉动物块下面的木板的设计是为了使物块保持静止，从而满足二力平衡。拉动木板用小摇把不用小电机，优点如下：①考虑到仪器的简单实用，不用配备电源。②考虑到用小摇把容易控制，学生能在摇动的过程亲自体会到力的大小。③用摇把干扰因素少，仪器工作比较稳定，用小摇把还可以使物块比较长的时间在木板上滑动，便于学生记录数据，完成实验。④可以随时停下观察并记录摩擦力的大小。⑤滑动的木板选用薄木板，主要是考虑到这种薄木板形变小，面比较平整，贴上白纸后各处情况基本相同，误差较小，并且接触面比较容易更换维护。

收稿日期：2015-01-20