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物理研究性學(xué)習(xí)開題報(bào)告
一、選題背景
在當(dāng)代，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用了大量機(jī)器。機(jī)器的廣泛應(yīng)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(jié)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(chǎn)、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(jìn)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(diǎn)，運(yùn)用中學(xué)物理所學(xué)的有關(guān)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(guān)力學(xué)知識。
本課題有較強(qiáng)的實(shí)踐性，通過組員實(shí)驗(yàn)，研究分析生活實(shí)例，能提高自身的動手能力和邏輯思維能力。同時(shí)通過寫論文還能提高我們的文字表達(dá)能力，而組員間的配合也是對我們的合作精神和組織協(xié)調(diào)能力的考驗(yàn)。
三、研究的主要內(nèi)容
1、驗(yàn)證滑動摩擦力受正壓力及動摩擦力因素影響，并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(yùn)動時(shí)所受的摩擦力。
四、研究的主要方法
1、文獻(xiàn)研究法 從新浪網(wǎng)、課外書籍中采集資料進(jìn)行分析研究。
2、實(shí)驗(yàn)研究法 通過動手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量研究。
五、研究計(jì)劃
[一]研究步驟
�。ǖ谝浑A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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段確定研究方向。本階段計(jì)劃用七周，分以下幾個步驟進(jìn)行：
1、確定研究課題
2、查閱文獻(xiàn)資料
3、設(shè)計(jì)研究方案，撰寫開題報(bào)告
�。ǖ诙A段）：此階段為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段。通過一系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)合組員間的討論定下論文初稿，再通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，進(jìn)行補(bǔ)充修改。最后形成正式的研究報(bào)告、論文。本階段計(jì)劃用十三周時(shí)間，分以下幾個步驟進(jìn)行：
1、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2、整理、總結(jié)研究結(jié)果。
3、撰寫論文。
4、成果展示。
[二]任務(wù)分工
1、查閱資料：XX
2、準(zhǔn)備開題報(bào)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(guān)，多種書籍都曾進(jìn)行探討，有較充分的資料來源，且涉及的力學(xué)知識與中學(xué)物理教材緊密相連，使我們具備了一定的理論基礎(chǔ)，具有現(xiàn)實(shí)性和合理性。
2、可利用每周學(xué)校研究性學(xué)習(xí)時(shí)間，周末及寒假進(jìn)行研究活動，時(shí)間充足。
3、活動所需經(jīng)費(fèi)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(yù)期成果：論文
八、成果表達(dá)形式：文字
影響摩擦力大小的因素
在人類生活、生產(chǎn)中，摩擦力無處不在。摩擦力按其性質(zhì)可分為滑動摩擦力、靜摩擦力和滾動摩擦力三種。不同性質(zhì)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(jìn)行研究，并粗略研究物體在流體中運(yùn)動時(shí)受到的摩擦力。研究至今，已取得一些成果。
首先對于滑動摩擦力，從課本中知道它與正壓力成正比。我們組員采取控制變量法，通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確驗(yàn)證了在動摩擦因數(shù)一定時(shí)，滑動摩擦力與正壓力成正比這一結(jié)論。但因?yàn)閯幽Σ烈驍?shù)較難控制，只粗略驗(yàn)證了在正壓力一定時(shí)，滑動摩擦力與動摩擦力系數(shù)成正比這一結(jié)論。由此，我們?nèi)钥傻贸觯妫溅蘊(yùn)這一公式。
那么動摩擦因數(shù)由什么決定呢？我們知道動摩擦因數(shù)反映物體表面的粗糙程度，反過來說就是物體表面的粗糙程度決定了動摩擦因數(shù)，而動摩擦力是兩個有不光滑接觸，有相對運(yùn)動的物體間的相互作用，因此動摩擦因數(shù)也不是單獨(dú)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(fā)現(xiàn)繩子纏繞的圈數(shù)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(shù)多個）接觸點(diǎn)，兩者之間的相互作用就多了無數(shù)處，即有更多的地方產(chǎn)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(yùn)動。且這時(shí)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(shí)總是用繩子綁住岸上的樁，也是采用多繞幾圈繩子的辦法來增大摩擦力的。但這里面并不包括除正壓力及動摩擦因數(shù)以外的其它影響摩擦力大小的因素。
對于靜摩擦力，其產(chǎn)生原因是因?yàn)槲矬w間有相對運(yùn)動的趨勢。而相對運(yùn)動趨勢產(chǎn)生的原因是有外力作用，因此，產(chǎn)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范圍時(shí)，外力越大，靜摩擦力越大。一旦超出最大靜摩擦力的范圍，物體便開始運(yùn)動，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮�。那么最大靜摩擦力與什么有關(guān)呢？經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知fmax=μN(yùn)即最大靜摩擦力與靜摩擦因數(shù)和正壓力成正比，其中靜摩擦因數(shù)比動摩擦因數(shù)稍大，因?yàn)楫?dāng)外力等于動摩擦力時(shí)，物體受力還是平衡的，要使物體運(yùn)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(xiàn)形式卻十分多樣化、復(fù)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(jìn)生產(chǎn)，改善生活。
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