高中物理研究性學習課題開題報告大綱

題目：影響摩擦力大小的因素

一、選題背景

在當代，工、農業生產活動中應用了大量機器。機器的廣泛應用，使摩擦力的影響越來越突出，如何利用有益摩擦及避免有害摩擦是節省能源的重要途徑，而摩擦力又以各種方式影響人們的日常生活。摩擦力對人類生產、生活的巨大影響引起了我們的興趣，因此我們選擇此課題進行研究。

二、研究的目的和意義

以日常生活中摩擦力的作用為切入點，運用中學物理所學的有關摩擦力的知識，研究分析摩擦力受何種因素影響，力求得到一些課本所沒有的知識，拓寬知識面，從而加深理解和掌握教材中的有關力學知識。

本課題有較強的實踐性，通過組員實驗，研究分析生活實例，能提高自身的動手能力和邏輯思維能力。同時通過寫論文還能提高我們的文字表達能力，而組員間的配合也是對我們的合作精神和組織協調能力的考驗。

三、研究的主要內容

1、驗證滑動摩擦力受正壓力及動摩擦力因素影響，並探索其它影響滑動摩擦力的因素。

2、研究影響靜摩擦力的因素。

3、定性研究物體在流體中的運動時所受的摩擦力。

四、研究的主要方法

1、文獻研究法 從新浪網、課外書籍中採集資料進行分析研究。

2、實驗研究法 通過動手做實驗進行定量研究。

五、研究計劃

[一]研究步驟

(第一階段)：此階段為理論分析階段。明確研究的目的和意義，為接下來的實驗驗證階段確定研究方向。本階段計劃用七週，分以下幾個步驟進行：

1、確定研究課題

2、查閲文獻資料

3、設計研究方案，撰寫開題報告

(第二階段)：此階段為實驗驗證階段。通過一系列實驗，結合組員間的討論定下論文初稿，再通過指導老師的指導，進行補充修改。最後形成正式的研究報告、論文。本階段計劃用十三週時間，分以下幾個步驟進行：

1、進行實驗研究，取得實驗數據。

2、整理、總結研究結果。

3、撰寫論文。

4、成果展示。

[二]任務分工

1、查閲資料：xx

2、準備開題報告：xx

3、撰寫論文：xx、xx

4、成果展示：全體組員

六、可行性分析

1、課題本身是一個常見的問題。與日常生活密切相關，多種書籍都曾進行探討，有較充分的資料來源，且涉及的力學知識與中學物理教材緊密相連，使我們具備了一定的理論基礎，具有現實性和合理性。

2、可利用每週學校研究性學習時間，週末及寒假進行研究活動，時間充足。

3、活動所需經費不多，活動工具簡單，都能由組員自行解決。

4、全體組員對課題有濃厚的興趣以及信心把研究做好。

七、預期成果：論文

八、成果表達形式：文字

影響摩擦力大小的因素

在人類生活、生產中，摩擦力無處不在。摩擦力按其性質可分為滑動摩擦力、靜摩擦力和滾動摩擦力三種。不同性質的摩擦力，影響其大小的因素亦不相同。我們組選擇了滑動摩擦力和靜摩擦力進行研究，並粗略研究物體在流體中運動時受到的摩擦力。研究至今，已取得一些成果。

首先對於滑動摩擦力，從課本中知道它與正壓力成正比。我們組員採取控制變量法，通過實驗準確驗證了在動摩擦因數一定時，滑動摩擦力與正壓力成正比這一結論。但因為動摩擦因數較難控制，只粗略驗證了在正壓力一定時，滑動摩擦力與動摩擦力系數成正比這一結論。由此，我們仍可得出f=μn這一公式。

那麼動摩擦因數由什麼決定呢?我們知道動摩擦因數反映物體表面的粗糙程度，反過來説就是物體表面的粗糙程度決定了動摩擦因數，而動摩擦力是兩個有不光滑接觸，有相對運動的物體間的相互作用，因此動摩擦因數也不是單獨由某一物體表面粗糙程度決定的，而是由兩個有相互作用摩擦力的物體的接觸面粗糙程度決定的。

假如我們拿一支筆，一段小繩，把繩子纏繞在筆上，我們會發現繩子纏繞的圈數越多越難拉動，如果繩子之間有重疊的話，則更是難以拉動。這中間是否存在其它影響摩擦力的因素呢?我們分析得到：繩子在筆上每繞一圈，繩子與筆之間就多了一圈(無數多個)接觸點，兩者之間的相互作用就多了無數處，即有更多的地方產生摩擦力，所有的摩擦力疊加在一起，便使合力增大了。若繩子中有重疊，則不止繩子與筆之間，連繩子與繩子之間也會有相互作用，阻礙對方運動。且這時繩子與筆的壓力除直接與筆接觸的繩子的壓力外，也包括繩子與繩子之間的壓力，這樣摩擦力便急劇增大，以致難拉動繩子。生活中，船靠岸時總是用繩子綁住岸上的樁，也是採用多繞幾圈繩子的辦法來增大摩擦力的。但這裏面並不包括除正壓力及動摩擦因數以外的其它影響摩擦力大小的因素。

對於靜摩擦力，其產生原因是因為物體間有相對運動的趨勢。而相對運動趨勢產生的原因是有外力作用，因此，產生靜摩擦力的條件不僅包括接觸面不光滑、有正壓力，還需要有外力作用。在不超出最大靜摩擦力的範圍時，外力越大，靜摩擦力越大。一旦超出最大靜摩擦力的範圍，物體便開始運動，靜摩擦力變為滑動摩擦力。那麼最大靜摩擦力與什麼有關呢?經過實驗可知fmax=μn即最大靜摩擦力與靜摩擦因數和正壓力成正比，其中靜摩擦因數比動摩擦因數稍大，因為當外力等於動摩擦力時，物體受力還是平衡的，要使物體運動，就必須增大外力。

影響摩擦力大小的因素是固定的，較少的，但其表現形式卻十分多樣化、複雜化、只有充分了解、控制這些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改進生產，改善生活。