高中物理摩擦力教學(xué)的幾點(diǎn)建議

王明超

（山東省淄博市第十一中學(xué)）

高中物理摩擦力教學(xué)的幾點(diǎn)建議

王明超

（山東省淄博市第十一中學(xué)）

摩擦力是三類常見性質(zhì)力中理解難度最大、命題考查頻率最高的一類力，在很多綜合性的題目中也有對(duì)摩擦力的考查，因此，弄清楚有關(guān)摩擦力的概念和內(nèi)涵非常重要。

摩擦力；相對(duì)運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

關(guān)于摩擦力的內(nèi)容是在高一上學(xué)期學(xué)到的，在關(guān)于摩擦力的課堂教學(xué)中，筆者有以下幾點(diǎn)建議：

一、關(guān)于摩擦力的定義

人教版《物理（必修一）》中對(duì)摩擦力的定義是：“兩個(gè)相互接觸的兩個(gè)物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫做摩擦力。”上課時(shí)，需要向?qū)W生闡明三點(diǎn)：第一，需要向?qū)W生說明彈力與摩擦力存在的關(guān)系。定義中包含產(chǎn)生摩擦力的條件：兩物體直接接觸、有彈性形變、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)以及接觸面不光滑。前兩條是產(chǎn)生彈力的條件，因此需要向?qū)W生說明彈力和摩擦力存在的關(guān)系：有彈力不一定有摩擦力，有摩擦力一定有彈力；存在彈力是產(chǎn)生摩擦力的一個(gè)必要條件，有彈力不一定有摩擦力，但沒有彈力一定沒有摩擦力。第二，要說明“相對(duì)”的含義。一般的運(yùn)動(dòng)沒有特別說明，都是以地面為參考系。為什么這個(gè)地方要有“相對(duì)”兩字呢？此處特指“直接接觸的兩個(gè)物體”相互參考，而不是參考其他物體。第三，動(dòng)摩擦力是阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦力，靜摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)嗎？筆者覺得對(duì)靜摩擦力的定義有點(diǎn)不準(zhǔn)確。正是因?yàn)槲矬w間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，才有的靜摩擦力，如果摩擦力阻礙了物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)了，那樣也就沒有靜摩擦力了。筆者認(rèn)為，阻礙的應(yīng)當(dāng)是“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的發(fā)生”，而不是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

二、關(guān)于摩擦力的方向和大小

靜摩擦力的方向是平行于接觸面與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，所以，確定物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向非常關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)就是一種要向什么方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)的傾向，需要學(xué)生自己去體會(huì)。比如一個(gè)人在水平面上正常走路時(shí)，人的身體雖然相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的，但與地面接觸的腳掌與地面卻是相對(duì)靜止的，故人受到的是靜摩擦力。前腳和后腳受到的靜摩擦力的方向一樣嗎？后腳相對(duì)于地面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，受到的摩擦力向前，而前腳有向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（相對(duì)于地面），受到的摩擦力向后。而學(xué)生缺乏生活中的體驗(yàn)，理解時(shí)有一定的難度，可以設(shè)想放一塊西瓜皮在腳下，體會(huì)腳的滑動(dòng)方向，借此感受正常時(shí)腳的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。動(dòng)摩擦力的方向相對(duì)較容易一些，只要能明確相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向就可以了。關(guān)于摩擦力的大小，在很多題目的求解中，學(xué)生出錯(cuò)的原因不是記不住公式和方法，而是沒有弄清楚是什么摩擦力。靜摩擦力的求解一般利用二力平衡或牛頓第二定律來求，最大靜摩擦力約等于滑動(dòng)摩擦力時(shí)，才用公式算一下；動(dòng)摩擦力一般利用公式f=滋N(yùn)來求。還要注意摩擦力與物體間壓力的關(guān)系：一般靜摩擦力的大小與物體間的壓力大小無關(guān)，但最大靜摩擦力與物體間的壓力成正比，動(dòng)摩擦力大小與壓力大小成正比。

三、關(guān)于摩擦力的作用效果

摩擦力，既可指動(dòng)摩擦力，也可指靜摩擦力，由于生活經(jīng)驗(yàn)的積累和認(rèn)知不足，大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為摩擦力一定是阻力，總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)或發(fā)生運(yùn)動(dòng)。真的是這樣嗎？不是的。摩擦力的方向是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，作用效果自然是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。例如，集裝箱內(nèi)的貨物，在汽車加速起動(dòng)時(shí)，貨物相對(duì)于車廂有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，受到的靜摩擦力向前，與貨物的運(yùn)動(dòng)方向相同，是動(dòng)力；剎車時(shí)，貨物相對(duì)于車廂有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，受到向后的靜摩擦力，是阻力。摩擦力是動(dòng)力還是阻力取決于它的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向是相同（或成銳角）還是相反（或成鈍角），前者是動(dòng)力，后者是阻力，與其他因素?zé)o關(guān)。

四、仍需強(qiáng)調(diào)的問題

第一，分不清摩擦力是靜摩擦力還是動(dòng)摩擦力，有同學(xué)總是覺得：運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力就是動(dòng)摩擦力，靜止的物體受到的摩擦力就是靜摩擦力。產(chǎn)生這種認(rèn)識(shí)的根源還是沒有真正理解“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”與“運(yùn)動(dòng)”的區(qū)別。動(dòng)摩擦力實(shí)際上就是產(chǎn)生在“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的物體之間的摩擦力，“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的物體不一定真“運(yùn)動(dòng)”；靜摩擦力也就是產(chǎn)生在“相對(duì)靜止”的兩個(gè)物體之間的摩擦力，“相對(duì)靜止”的物體也不一定真“靜止”。也就是說，運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力的作用，靜止的物體也可以受到動(dòng)摩擦力的作用。例如，隨傳送帶從低處上升到高處的貨物，在上升的過程中，貨物與傳送帶“相對(duì)靜止”，但它是運(yùn)動(dòng)的，受到靜摩擦力的作用；在桌面上滑動(dòng)某一物體，桌子是靜止的，但與物體卻是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，桌子受到的摩擦力為動(dòng)摩擦力?？傊?，是靜摩擦力還是動(dòng)摩擦力取決于兩個(gè)物體是相對(duì)靜止還是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是運(yùn)動(dòng)或靜止。

第二，求摩擦力大小的方法。一定要先確定是靜摩擦力還是動(dòng)摩擦力，主要判斷摩擦力是發(fā)生在兩個(gè)“相對(duì)靜止”的物體之間還是兩個(gè)“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的物體之間。然后再求大小，靜摩擦力一般依據(jù)二力平衡，動(dòng)摩擦力利用公式來求。還有關(guān)于靜摩擦力的兩點(diǎn)需要說明：一是靜摩擦力是一種“被迫力”，原因是它的大小和方向會(huì)隨著物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向和強(qiáng)弱的變化而瞬間變化，當(dāng)然都在最大靜摩擦力的范圍以內(nèi)。二是一般摩擦力大小與壓力無關(guān)，最大靜摩擦力與壓力成正比。

第三，兩物體間的最大靜摩擦力。最大靜摩擦力是兩物體間靜摩擦力的最大值，與物體間的正壓力成正比，與物體間的靜摩擦因數(shù)成正比。對(duì)此，不要求學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算，能定性理解即可。正常情況下，最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大一點(diǎn)，沒有特別說明，我們可以認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力近似相等。

學(xué)無止境，氣有浩然，愿這幾點(diǎn)建議能對(duì)高中的老師和同學(xué)有所幫助。

［1］阿卜杜熱伊木·如則.淺談讓學(xué)生掌握摩擦力概念特點(diǎn)的有效方法［J］.新課程學(xué)習(xí)（下旬），2013.

［2］禇松華.摩擦力教學(xué)的幾點(diǎn)建議［J］.物理教學(xué)，1980（3）.

·編輯薄躍華