上海 虞利刚

由“测定动摩擦因数”实验谈力学实验的设计与创新

上海 虞利刚

理性一手拿着自己的原理，一手拿着根据那个原理研究出来的实验，奔赴自然。——康德

经过一轮、二轮的积累，实验的复习也要提升档次，既要注重综合，还要提倡创新。本文以命题率较高的测定动摩擦因数为题，谈谈后期力学实验的综合设计与创新。

“测定动摩擦因数”实验的条件是使物体在接触面上相对滑动，利用牛顿运动定律或动能定理解决。接触面可以是平面、斜面；物体的相对滑动可以是教材中常规的小车（滑块）＋钩码（验证牛顿第二定律实验装置），也可以是使滑块先加速再减速运动，还可以与抛体等其他运动组合。涉及的器材可以是打点计时器、光电门、频闪照片，甚至是传感器等。不管哪种，利用F＝ma（牛顿第二定律）和相对滑动是测量问题的核心。

一、抓住核心内容，创设多元变化

【例1】（2015·长沙4月模拟）甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验。已知重力加速度为g。

（1）甲同学所设计的实验装置如图1甲所示。其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计。实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数。则该设计能测出________（填“A与B”或“A与地面”）之间的动摩擦因数，其表达式为________。

【解析】（1）当A达到稳定状态时，B处于静止状态，弹簧测力计的读数F1与B所受的滑动摩擦力Ff大小相等，B对木块A的压力大小等于B的重力mg，由Ff＝μFN得，从C上读取F1，则可求得μ，即A与B之间的动摩擦因数。……