力與運動
02摩擦力
2-1摩擦力的大小
踢球時,球移動距離的遠近,好像會受到地面粗糙或光滑的影響。地面粗糙或光滑,造成球滾動時受到的阻力也不同。
物體在粗糙或光滑的地面移動情形相同嗎?物體在粗糙或光滑的地面移動時,移動的距離會一樣嗎?
1. 上網利用關鍵字「接觸面」、「阻力」搜尋,知道……。
2. 兩個物體相互接觸且運動中,會有一種阻止物體運動的作用力,即為動摩擦力。移動中的物體和接觸面會互相摩擦,接觸面的材質不同,會產生大小不同的摩擦力,影響物體的運動狀態。
3. 摩擦力能阻擋或減緩物體的移動。
摩擦力
在物體與接觸面之間會有一種阻止物體運動的作用力,與物體受力的方向相反,即為摩擦力。摩擦力會造成阻力增加及產生熱能,造成運動速度減緩。
變因
對於實驗的過程中可能會影響實驗結果的因素,稱為「變因」。
1 實驗時,操縱一個變因以探討其對實驗結果的影響,稱為「操縱變因」。實驗探究問題時,常會有一個以上的「操縱變因」。
2 可以改變的操縱變因外,其他必須保持相同的變因,稱為「控制變因」。
3 實驗所得的結果,稱為「應變變因」。
摩擦力的大小與接觸面有關。接觸面愈粗糙,摩擦力愈大,移動物體所需的力量也愈大,物體移動的距離則愈短。
如何知道不同接觸面,對物體移動距離長短的影響?以及對移動物體所需力量大小的影響?分組討論怎麼設計實驗。
根據蒐集資料的結果,各組可以選用不同接觸面的材料進行實驗,實驗的方法和材料很多種,也可以參考下列實驗進行操作。
不同接觸面,對物體移動距離長短的實驗比較
1.各組準備所需的實驗材料,如:砂紙、硬幣、尺、紙板……。
2.分組討論在斜坡底部貼上砂紙的長度及硬幣要從什麼高度滑下。
3.從相同高度讓硬幣滑下到斜坡底部「有貼砂紙(粗糙)」及「沒有貼砂紙(光滑)」。記錄硬幣停止的距離,重複三次實驗。
注意
建議兩組硬幣要同一個,高度也要一樣高
不同接觸面,移動物體需要的力量大小實驗比較
1.分組討論需要材料及做法,在同一桌面上,一邊鋪砂紙,一邊不鋪砂紙。將兩個放滿 6個砝碼的盒子分別放在比較光滑(未鋪砂紙)的桌面和比較粗糙(有鋪砂紙)的桌面。
2.分別在盒子一端夾上長尾夾,用同一個彈簧秤 住長尾夾,先拉動桌面未鋪砂紙的盒子,記錄盒子開始移動時彈簧秤的刻度,重複實驗三次,再拉動鋪砂紙桌面的盒子,同樣重複實驗三次。
注意
多次測量記錄時,數據可能存在差異,差異愈大表示測量愈不精確,可刪掉差異大的數值或再重複實驗確認。
相同重量的物體,在粗糙和光滑接觸面的摩擦力不同。
2-2生活中的摩擦力
摩擦力的大小與物體間接觸面的性質有關,想一想,生活中哪些物體上也有這樣的應用?
鞋子底部的紋路
瓶蓋上的紋路
推車的輪子
門軸加潤滑油
有些物體增加摩擦力後,使用時雖然費力,但是能增加使用的便利性,例如:開塑膠瓶蓋。有些物體減少摩擦力後,使用時則更省力,例如:推動購物車
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