關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的兩點(diǎn)思考

摘 要：滑動(dòng)摩擦力是高一物理力學(xué)中的最后一種性質(zhì)力，而且是難度最大、涉及問(wèn)題最多的一種性質(zhì)力。關(guān)于它的學(xué)習(xí)和理解，直接影響到隨之而來(lái)的物理學(xué)習(xí)。平均速度與平均速率是高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中比較容易混淆的兩個(gè)概念，稍不留神就會(huì)張冠李戴。避免錯(cuò)誤之訣竅只有一個(gè)：謹(jǐn)記兩個(gè)定義。

關(guān)鍵詞：滑動(dòng)摩擦力；正壓力；平均速度；平均速率

力學(xué)是高一物理學(xué)習(xí)中除運(yùn)動(dòng)學(xué)之外的另一部分最基礎(chǔ)性的內(nèi)容，這兩部分可以說(shuō)你中有我，我中有你，你離不開(kāi)我，我也離不開(kāi)你，甚至可以共同出現(xiàn)在高中物理教材中的任何一個(gè)章節(jié)里。隨處可見(jiàn)這一說(shuō)法絕不夸張。而我們又都知道，在學(xué)習(xí)力學(xué)的過(guò)程中，三大性質(zhì)力的最后一種、難度最大、最易出錯(cuò)的就是摩擦力。摩擦力之所以被冠以如此多的對(duì)于學(xué)生而言不想聽(tīng)到的頭銜，最主要的無(wú)外乎兩個(gè)原因：一是產(chǎn)生條件多，二是存在兩種不同情形。其中滑動(dòng)摩擦力是定量計(jì)算最多、問(wèn)題最多、考察最多、涉及面最多的一種摩擦力。

人教版教材，從我一開(kāi)始參與高中物理教學(xué)以來(lái)一直沿用如下說(shuō)法：滑動(dòng)摩擦力的大小跟正壓力成正比。有何不妥？我們?cè)诟咭浑A段學(xué)習(xí)三種性質(zhì)力的目的有二：一是認(rèn)識(shí)并理解三種性質(zhì)力，二是學(xué)會(huì)受力分析。受力分析是解決力學(xué)問(wèn)題必須掌握的最基本技能。教材中提到“滑動(dòng)摩擦力的大小跟正壓力成正比”，在我們研究一個(gè)物體所受滑動(dòng)摩擦力的時(shí)候，把誰(shuí)作為研究對(duì)象也就是誰(shuí)是受力物體呢？顯然就是我們剛才說(shuō)的那個(gè)物體。教材中上面說(shuō)法的后面一部分又說(shuō)到“與正壓力成正比”，教材中提到正壓力，也就是說(shuō)，我們剛才要研究的那個(gè)物體對(duì)跟它接觸的另一個(gè)物體所產(chǎn)生的壓力。讀者朋友有沒(méi)有看出端倪？教材中的此種說(shuō)法，無(wú)形之中把受力物體與施力物體混淆在了一起。在我們解決所有的力學(xué)問(wèn)題中，首要任務(wù)就是要確立研究對(duì)象，也就是說(shuō)是誰(shuí)受到的力。所以，按照人教版的說(shuō)法，就是在我們需要研究一個(gè)物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小的時(shí)候，即我們想知道受力物體受到的力為多少的時(shí)候，還要看它同時(shí)又作為施力物體對(duì)跟它接觸的原來(lái)作為施力物體現(xiàn)在被迫又作為受力物體的另一物體的力有多大！顯然，人教版的這種說(shuō)法有混淆研究對(duì)象的嫌疑。不可否認(rèn)，力的作用是相互的，施力物體同時(shí)也為受力物體。但我們?cè)谘芯渴芰ξ矬w所受力的作用時(shí)，不可以同時(shí)又把它作為施力物體對(duì)待，這樣會(huì)使得我們的研究對(duì)象混亂不清。這就好比高一新生，你若讓他畫(huà)出放在斜面上的物體所有支持力的時(shí)候，他總是不經(jīng)意地把對(duì)斜面的壓力也畫(huà)上去，他還總是振振有辭地說(shuō)“力的作用是相互的，難道它同時(shí)對(duì)斜面沒(méi)有壓力嗎！”問(wèn)的是物體受到的力而沒(méi)問(wèn)物體給斜面的力，卻答非所問(wèn)。我總認(rèn)為，作為人教版不應(yīng)該有如此表述。至于何種說(shuō)法最合適，我在這里斗膽提出一種，僅供參考。既然力的作用是相互的，接觸面之間在有壓力的同時(shí)還同樣存在著支持力，當(dāng)不太好表述時(shí)，不如籠統(tǒng)地說(shuō)“滑動(dòng)摩擦力跟接觸面間的彈力成正比”。這就好比，對(duì)面來(lái)了一個(gè)人，分辨不清是男人還是女人的時(shí)候，你只要籠統(tǒng)地說(shuō)來(lái)的是一個(gè)人，就絕對(duì)不會(huì)錯(cuò)。

下面是關(guān)于運(yùn)動(dòng)里一個(gè)問(wèn)題的淺顯認(rèn)識(shí)：運(yùn)動(dòng)學(xué)在高中物理學(xué)科中起到舉足輕重的作用，可以說(shuō)它與力學(xué)共同支起了物理學(xué)大廈。也更可以這樣說(shuō)，任何章節(jié)、任何內(nèi)容只要想與運(yùn)動(dòng)學(xué)或者力學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)設(shè)計(jì)任何綜合性復(fù)雜的問(wèn)題，那簡(jiǎn)直是輕而易舉。于是乎，近幾年我們一直使用的2004年版人民教育出版社所出版的高一物理教材，就把運(yùn)動(dòng)學(xué)安放在了第一章如此醒目的位置。對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)本身的重要性，由此可見(jiàn)一斑。

在運(yùn)動(dòng)學(xué)里，就是學(xué)習(xí)和掌握時(shí)間、位移、速度、加速度四個(gè)物理量，以及它們相互之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，即物理規(guī)律。其中描述運(yùn)動(dòng)快慢的物理量——速度，有瞬時(shí)速度、平均速度、瞬時(shí)速率、平均速率之分，此四個(gè)物理概念中最易混淆的是平均速度與平均速率。學(xué)生混淆的原因，是由于概念記憶不清。在物理學(xué)中我們規(guī)定，位移除以時(shí)間就叫平均速度，而路程除以時(shí)間則為平均速率。學(xué)生混淆，初學(xué)者在所難免，然而教材卻出現(xiàn)了一個(gè)讓我非常困惑不解的問(wèn)題。2004年版人民教育出版社高一物理教材第十九頁(yè)中的第四題里，題目畫(huà)出了一張從北京西站到深圳來(lái)往行駛的兩輛客車(chē)行程時(shí)刻表。這個(gè)表格里所標(biāo)示的兩站之間的距離就是指路程，也就是說(shuō)通過(guò)題目所給條件根本無(wú)法求得兩站之間的位移為多少，所以用位移除以時(shí)間求平均速度這一概念根本無(wú)法進(jìn)行求解。然而問(wèn)題恰恰出現(xiàn)在這里，原題中的一二兩個(gè)問(wèn)題本身就有問(wèn)題，原題中怎么可能在不知道位移的前提條件下根據(jù)平均速度的定義對(duì)它進(jìn)行求解呢？所以，我講解這個(gè)問(wèn)題時(shí)，遵循一個(gè)原則，也就是當(dāng)你碰到問(wèn)題的時(shí)候不要盲目去處理，更不要盲目死搬硬套。首先考慮到你所碰到的問(wèn)題本身有沒(méi)有問(wèn)題，在問(wèn)題本身就是一個(gè)錯(cuò)誤的前提下，你再去費(fèi)盡心機(jī)去解決一個(gè)錯(cuò)誤前提下的問(wèn)題，最終一定會(huì)又多了一個(gè)錯(cuò)誤。我暗示學(xué)生，幫我尋找一下這個(gè)問(wèn)題中的問(wèn)題。果不其然，很多同學(xué)完全受到該題目所給出的既定思路的影響，直接引用表格中實(shí)際為路程的數(shù)據(jù)錯(cuò)當(dāng)成位移來(lái)計(jì)算題目所給出的求出平均速度的錯(cuò)誤問(wèn)題。真是錯(cuò)上加錯(cuò)。

這個(gè)問(wèn)題一直困擾了我好久，冥思苦想，總算找到了一個(gè)良苦用心的借口與充分的理由。那就是：一個(gè)問(wèn)題，往往是錯(cuò)誤的情形之下給人的印象更加深刻。因?yàn)樽约簩W(xué)識(shí)有限，只能作出此論斷，如有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。最后，我還是要重申一遍，對(duì)于物理概念的理解，首要前提還是記憶。只要記準(zhǔn)、記住，就不會(huì)有錯(cuò)誤。當(dāng)然，不同的概念有著不同的記憶方式，絕不能一概而論。希望莘莘學(xué)子能夠在平常練習(xí)所犯的錯(cuò)誤里吸取教訓(xùn)，以便在以后可以說(shuō)幾乎決定自己前途命運(yùn)的最重要的考試——高考中盡量少犯錯(cuò)甚至不犯錯(cuò)，為自己的高中生涯畫(huà)上一個(gè)盡量少有遺憾的句號(hào)。十年寒窗，辛苦豈能白費(fèi)？誰(shuí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤少，失誤少，誰(shuí)就是最后的勝利者、佼佼者。