教科版五年级科学实验设计方案

教科版五年级科学实验设计方案一、实验名称探究影响滑动摩擦力大小的因素二、实验目的1.认识滑动摩擦力的存在，知道摩擦力是一种阻碍物体相对运动的力。2.通过实验探究，初步了解影响滑动摩擦力大小的主要因素（如接触面的粗糙程度、物体间的压力大小）。3.学习控制变量法在科学实验中的应用，培养设计对比实验、观察现象、记录数据和分析结论的能力。4.激发对物理现象的探究兴趣，培养实事求是的科学态度和合作精神。三、实验器材1.一块平整的长木板（或桌面，作为基准接触面）2.一个长方体木块（或带挂钩的小物块，作为研究对象）3.不同粗糙程度的接触面材料：如毛巾、砂纸、塑料垫板等（裁剪成与木板宽度相当的小块）4.若干个重量相同的钩码或小砝码（用于改变压力大小，每个钩码重量已知且适宜）5.一个弹簧测力计（量程合适，确保能准确测量）6.一把尺子（可选，用于确保拉动距离一致）7.铅笔和实验记录表（或空白纸）四、实验猜想与假设1.猜想一：在压力相同的情况下，接触面越粗糙，木块受到的滑动摩擦力可能越大。2.猜想二：在接触面粗糙程度相同的情况下，木块对接触面的压力越大，受到的滑动摩擦力可能越大。（说明：此处引导学生基于生活经验提出猜想，“可能”二字体现了科学探究的严谨性。）五、实验原理（简化版，适合五年级）当一个物体在另一个物体表面上滑动时，会受到一个阻碍它滑动的力，这个力就是滑动摩擦力。我们通过弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，此时弹簧测力计的示数在数值上就等于木块受到的滑动摩擦力大小（二力平衡原理的初步渗透，不展开细讲，只强调“匀速拉动时读数”）。通过改变接触面的粗糙程度和木块对接触面的压力，观察测力计示数的变化，从而探究这两个因素对滑动摩擦力大小的影响。六、实验步骤（一）探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系1.检查器材：观察弹簧测力计指针是否指零，若不在零刻度，进行调零。确保木块表面光滑，挂钩完好。2.初始setup：将长木板平放在水平桌面上，作为基础接触面。把木块放在木板的一端。3.第一次测量（木板表面）：用弹簧测力计的挂钩勾住木块的挂钩，沿水平方向缓慢、匀速地拉动木块在木板上滑动。在拉动过程中，读取弹簧测力计的示数（注意视线与刻度线保持水平），并将数据记录在实验记录表中。此操作重复2-3次，取平均值作为最终数据。4.改变接触面：在木板表面铺上一层毛巾（确保铺平，无褶皱），将木块放在毛巾表面的一端。5.第二次测量（毛巾表面）：按照步骤3的方法，用弹簧测力计沿水平方向缓慢、匀速地拉动木块在毛巾表面滑动，读取并记录示数，同样重复2-3次取平均值。6.再改变接触面：移除毛巾，换上砂纸（注意砂纸的粗糙面朝向上，同样铺平），将木块放在砂纸表面的一端。7.第三次测量（砂纸表面）：再次按照步骤3的方法拉动木块并记录数据，重复2-3次取平均值。*关键控制变量*：在此组实验中，保持木块本身的重量（即对接触面的压力）不变，仅改变接触面的粗糙程度。（二）探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系1.初始setup：保持长木板表面（或选择一种固定的接触面，如木板）不变，将木块放在木板的一端。2.第一次测量（木块自身重量）：这一步的数据可以直接采用“（一）探究”中步骤3测量的木板表面的数据，或重新测量一次作为基准。记录此时的压力（即木块重力，可简单标记为“木块重”）和对应的摩擦力。3.增加压力：在木块的上方平稳地放置一个钩码（此时压力为木块重+一个钩码重）。4.第二次测量（增加一个钩码）：按照前述方法，沿水平方向缓慢、匀速地拉动带有钩码的木块在木板上滑动，读取并记录弹簧测力计的示数，重复2-3次取平均值。5.再增加压力：在木块上再添加一个钩码（此时压力为木块重+两个钩码重）。6.第三次测量（增加两个钩码）：再次拉动木块并记录数据，重复2-3次取平均值。*关键控制变量*：在此组实验中，保持接触面的粗糙程度不变，仅通过增加钩码改变木块对接触面的压力大小。七、实验数据记录与分析实验记录表实验探究内容实验次数接触面材料压力情况弹簧测力计示数（单位：牛）平均示数（单位：牛）:-------------------:-------:---------:-------------:-------------------------:-------------------**与接触面粗糙程度关系**1木板木块重（）（）（）（）2毛巾木块重（）（）（）（）3砂纸木块重（）（）（）（）**与压力大小关系**1（如木板）木块重（）（）（）（）2（如木板）木块重+1个钩码（）（）（）（）3（如木板）木块重+2个钩码（）（）（）（）数据分析：1.横向比较“与接触面粗糙程度关系”的数据：当压力相同时（均为木块重），木块在不同粗糙程度的接触面上滑动时，弹簧测力计的示数有何变化？哪个表面的示数最大，哪个最小？这说明了什么？2.横向比较“与压力大小关系”的数据：当接触面粗糙程度相同时（如均为木板），木块上放置的钩码数量增加（即压力增大），弹簧测力计的示数有何变化？压力越大，示数如何变化？这又说明了什么？八、实验结论1.分析实验数据可知，在压力相同的情况下，接触面越粗糙，木块受到的滑动摩擦力越（）。2.分析实验数据可知，在接触面粗糙程度相同的情况下，木块对接触面的压力越大，受到的滑动摩擦力越（）。3.综合以上两点，滑动摩擦力的大小与（）和（）有关。（*此处结论部分留空，由学生根据自己的实验数据填写完整*）九、注意事项1.安全第一：使用弹簧测力计时，要注意量程，避免超过最大测量值导致损坏；拉动时用力要均匀，防止木块或钩码掉落砸脚；砂纸边缘可能较粗糙，避免划伤手。2.操作规范：拉动木块时，必须沿水平方向，并且尽可能保持匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力的大小。3.数据准确：读数时，视线要与弹簧测力计的刻度线保持水平，以减小读数误差。每一组实验重复多次取平均值，能使结果更可靠。4.控制变量：在探究一个因素对摩擦力的影响时，必须保证其他可能的影响因素保持不变，这是科学探究中控制变量法的核心要求。5.保持整洁：实验结束后，及时清理实验桌面，将器材分类整理好。十、实验拓展与思考1.如果我们用滚动的方式代替滑动，摩擦力的大小会发生怎样的变化？（可以用圆柱形铅笔或易拉罐辅助思考和简单尝试）。2.生活中哪些地方需要增大有益摩擦？哪些地方需要减小有害摩擦？人们是如何实现的？（例如：鞋底的花纹、轮胎的花纹、滑冰鞋的冰刀、轴承中的滚珠等）。3.如果拉动木块的速度非常快或者非常慢（但仍