"静摩擦力的大小"教学片段的思考与创新设计

静摩擦力的大小是高中阶段看似简单,实则复杂的问题,是解决重叠物体临界问题的基础,只有清楚静摩擦力的变化,才能清楚重叠物体问题中静摩擦力和最大静摩擦力的关系。本节课旨在通过实验让学生更直观地感受静摩擦力大小的变化,同时渗透科学思维方法、培养学生的科学探究能力。

具体问题具体分析——静摩擦力的大小和方向的确定

静摩擦力是高中物理教学的重点，也是难点．学生遇到静摩擦力问题往往无处下手，无所适从．做题时盲目性、随意性很大．究其原因，就是因为静摩擦力的方向是由外力和物体的相对运动趋势决定的，而其大小也没有具体的计算公式，这就要求我们必须针对具体问题做出具体分析，由此才能做出正确的判断．

如何计算静摩擦力的大小

静摩擦力是一种被动力，其大小与方向跟受力物体的运动状态密切相关．应根据静摩擦力的大小与方向，计算静摩擦力的大小．

减震器静摩擦力检测系统开发

针对减震器静摩擦力测试精度差、测试角度不可设的问题,开发了减震器静摩擦力检测系统。通过SolidWorks软件完成了检测系统的机械设计,采用PLC作下位机控制伺服电机完成测试的机械动作,使用LabVIEW虚拟仪器作为上位机完成控制数据输出、传感器参数采集、静摩擦力曲线绘制。最后对检测系统进行实际运行试验,试验结果表明:该检测系统有效完成了减震器静摩擦力测试,具有检测精度高、测试角度可设定、测试曲线绘制等特点。

静摩擦力数字化探究实验的再设计

静摩擦力是高中物理教学中的重要内容.受滑动摩擦力的影响,学生也会错误地认为接触面的粗糙程度以及正压力会影响静摩擦力的大小.但人教版必修第1册“摩擦力”一节设计的静摩擦力演示实验,这个实验效果不能解决学生的疑惑.利用“滴水装置”并结合数字化技术,创新设计静摩擦力的探究实验,帮助学生正确认识静摩擦力,培养和发展学生的科学探究能力和科学思维习惯.

SEBIM安全阀活塞组件最大静摩擦力测量工艺研究

核电厂SEBIM安全阀先导控制柜探测单元活塞组件的最大静摩擦力对其整定值的精度与稳定性具有重要影响。为避免阀门开启定值和关闭定值的差值超标,设计了一套测量工具并给出其测量方法和相关建议,对测量曲线和具体算法进行分析说明。结果表明,该工艺能够准确测量探测单元活塞组件的最大静摩擦力,提高SEBIM安全阀设备的可靠性,确保其对系统安全的保护功能。

随盘转动物体所受静摩擦力的可视化实验研究

巧妙运用自制水平转盘装置,通过实验使随盘匀速转动物体的静摩擦力方向和大小可视化,帮助学生直接“看见”随盘转动物体所受静摩擦力的方向和有无,从而突破随盘转动物体静摩擦力大小和方向的难点.

以自制静摩擦力演示仪实现课堂教学可视化

摩擦力一节是物理课程中颇为重要的章节之一。摩擦力尤其是静摩擦力现象随处可见,但学生对其理解仍较为困难。为了让学生直观地观察、感受静摩擦力,进而认识、理解静摩擦力的概念及其特点,将一款自制的结构简易、操作方便、效果明显的静摩擦力演示仪引入课堂,能够放大“相对运动趋势”,使其现象实现可视化,从而增强学生的直观体验。教学结果表明,该演示仪有利于培养学生观察、分析物理现象以及理解问题的能力,颇具实用性。

利用自制教具探究不同场景下的静摩擦力

静摩擦力是高中物理的重点和难点,较为抽象,学生不易理解。教材的实验设计和传统的实验器材在探究静摩擦力的方向及大小的变化特点上存在不足。为了帮助学生更好地理解静摩擦力,探究静摩擦力的大小及方向的变化特点,教师可自制静摩擦力演示仪,引导学生探究不同场景下的静摩擦力,进而让学生掌握静摩擦力的变化情况。

着力培养学科核心素养的教学设计——“静摩擦力”教学实录

“静摩擦力”在传统意义上属于概念教学,通过教学活动的精心设计,既能形成物理观念,也能培养科学思维.

静摩擦力的研究与教学

讨论了各种情况下静摩擦力的方向和大小,并通过具体的物理实例,指出静摩擦力的大小和方向都应根据具体情况视之。这些讨论可以帮助学生澄清一些错误概念,从而正确地认识静摩擦力这种力学中常见的作用力,提高教学效果。

用于静摩擦力计算的接触界面势能模型

为从理论上直接计算光滑接触平面的静摩擦力和静摩擦系数,从微观上探讨了同种金属材料摩擦副静摩擦力产生的机制,利用金属晶体的强体积效应特征构造出简化计算静摩擦力的接触界面势能模型,根据通用粘附能量函数计算接触界面势能的变化,利用能量原理计算出静摩擦力和静摩擦系数,并建立静摩擦力与固体表面能、材料微观结构参数等的关系.利用已有的试验数据进行计算,其结果具有明显的规律性,并且与超高真空原子力显微镜观察到的铜试样的试验结果吻合较好,表明所提出的方法可行.由于表面能可以灵敏地反映摩擦接触界面的状况,采用所提出的方法有望提高计算精度.

人工唾液中直丝弓托槽与弓丝静摩擦力的实验研究

目的探讨人工唾液条件下,不同时间,几种直丝托槽与弓丝在后牙段的静摩擦力特点。方法在人工唾液条件下,4个时间段,测试4种直丝托槽与4种弓丝组合在后牙段的静摩擦力。结果0.46mm不锈钢圆丝的静摩擦力最小,0.48mm×0.64mm不锈钢方丝的静摩擦力最大。弓丝、托槽组合在人工唾液条件下作用15d静摩擦力最大、30d静摩擦力最小。结论0.46mm不锈钢圆丝的静摩擦力最小;人工唾液作用30d静摩擦力最小。

LF托槽与传统四翼托槽最大静摩擦力特性的比较

背景:LF托槽是一种新型六翼托槽,相较传统四翼托槽具有多种结扎方式的特点,提示其摩擦力特性可能具备多样性。目的:观察干湿两种条件下LF托槽相对于传统四翼托槽所表现的摩擦力特点。方法:利用扫描电镜观察不锈钢方丝的表面形貌,根据其特征确定方丝拉拔方向,再据此设定在摩擦力试验阶段不锈钢方丝的运行方向。在干湿两种条件下,按照析因设计方案分别测试结扎主翼、结扎全部翼两种结扎方式下的LF托槽、传统四翼托槽与不锈钢方丝以及圆丝组合时的摩擦力大小。结果与结论:与传统四翼托槽相比,LF托槽结扎主翼时最大静摩擦力显著减小,结扎全部六翼时最大静摩擦力显著增加。传统四翼托槽与LF托槽湿润条件下的最大静摩擦力均高于干燥条件下的最大静摩擦力(P<0.05)。不锈钢方丝的最大静摩擦力显著大于不锈钢圆丝(P<0.05)。表明LF托槽具有灵活的摩擦力特性,采用不同结扎方式可提供不同大小的摩擦力。这提示主翼结扎方式下的LF托槽可以用于滑动法关闭间隙阶段,六翼结扎方式下的LF托槽可用于牙齿位置的精确调整。

小筒仓内颗粒中探测棒受到的最大静摩擦力

用实验方法研究了简仓内大小均匀的颗粒堆中央的竖直探测棒被提拉时受到的最大静摩擦力F.研究发现当筒仓的器壁和探测棒之间的距离小于50个颗粒直径时,F明显大于连续介质模型得出的结果;当筒仓直径D较小时F还与探测棒的形状有关,F的奇异变化主要是因为D较小时离散的颗粒体系不能近似为连续介质,颗粒堆中力链起主要作用。

边界对颗粒物质与探测棒间静摩擦力的影响

用实验方法研究了颗粒物质与探测棒之间的最大静摩擦力。实验表明,颗粒系统中力的传递方式随探测棒与容器壁之间的距离发生变化,距离很小时棒受到的最大静摩擦力明显增大;最大静摩擦力与探测棒横截面有关。分析讨论实验结果并对实验数据进行拟合,给出与实验吻合的拟合公式。

纯滚动圆轮静摩擦力方向的确定

给出了匀质圆轮受力偶或水平力作用在水平地面上作纯滚动时,其静摩擦力方向的确定方法.只受力偶作用作纯滚动的圆轮,其摩擦力的方向仅取决于外力偶矩的转向,判断依据为摩擦力在该圆轮的平面运动中起阻碍圆轮的转动和为圆轮的平移提供主动力两相对的作用.当圆轮只受水平力作用作纯滚动时,用刚体平面运动微分方程和动能定理两种方法对摩擦力方向进行了推导判定,摩擦力的方向不仅与水平力的作用位置相关,还与圆轮的大小和相对质心的惯性半径等因素相关.

无静摩擦力矩的无刷直流力矩电机

提出了一种电枢上无铁芯的无刷直流力矩电机,该电机无静摩擦力矩。推导出了这种电机的电流、力矩和反电势等参数的计算公式,给出了这种电机的合理设计方法,然后按提出的设计公式和设计思路设计了一种新型力矩电机—无静摩擦力矩的无刷直流力矩电机。对该电机的实际测试表明,该力矩电机不仅无静摩擦力矩,而且还有电气时间常数小、力矩系数大、功耗低、制造工艺简单等优点,同时也证明了文中给出的计算方法是正确的。

探测棒在湿颗粒堆中的最大静摩擦力

实验研究了探测棒在湿颗粒堆中的最大静摩擦力。结果表明,探测棒在湿颗粒堆中受到的最大静摩擦力随颗粒填充高度的增加呈指数增长。当湿颗粒堆的填充高度相同时,圆棒受到的最大静摩擦力最大,三角棒次之,方棒最小。研究还发现,在含水量不同的湿颗粒堆中,液桥力和浮力存在着一种竞争作用,它们都对最大静摩擦力有重要影响。

颗粒物质中静摩擦力与接触面形状有关

用实验方法研究了探测棒在颗粒物质中受到的最大静摩擦力与棒截面形状的关系。观测到圆棒受到的最大静摩擦力最大,方棒次之,扁棒最小。根据力的传递原理,分析棒形状对颗粒物质内部力链传递的影响,计算结果与实验基本吻合。