對高中物理教材必修1《摩擦力》一節(jié)編排的一點建議

顧愛芬 潘華君

摘 要：本文對“人教版”教材《摩擦力》一節(jié)例題的分析和處理提出了幾點建議。

關(guān)鍵詞：教材；摩擦力；例題處理；動摩擦因數(shù)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）2-0076-2

1 問題提出

作為教材的文本表述，要求做到“概念的表述應該力求精準而深刻，邏輯的線索應該力求清晰而嚴密”，而作為“生活中物體的道理”的物理這門學科來說，我們一方面要學習前人總結(jié)出的規(guī)律、知識，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維和分析問題、解決問題的能力；另一方面更要讓學生掌握前人科學的思想方法，引領(lǐng)學生敢于向傳統(tǒng)的理論和觀念提出挑戰(zhàn)，勇于提出自己的想法。

在“人教版”普通高中課程標準實驗教科書《物理 必修1》《摩擦力》一節(jié)中，有兩處筆者覺得值得探討：一是概念中對壓力的表述和分析，覺得不夠精準，而為了配合該概念的應用而舉的例題中力的示意圖更是讓學生混亂；二是所舉例題容易讓學生形成思維定勢，總認為彈力會等于重力。分析如下：

書上定義：滑動摩擦力的大小跟壓力成正比[1]。

例題：在我國東北寒冷的季節(jié)，雪撬是常見的運輸工具。一個鋼制滑板的雪撬，連同車上材料的總重量為4.9×104 N。在水平冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪撬勻速前進？

分析 從圖1中可以看到與這個問題相關(guān)的幾個力。馬對雪撬的拉力可以近似為沿著水平方向。因此，雪撬在水平方向受到兩個力的作用：馬的拉力F1、冰道對雪撬的滑動摩擦力F2。在這兩個力的作用下，雪橇勻速前進。

由于二力平衡，勻速前進時馬在水平方向的拉力F1與摩擦阻力F2大小相等，即F1=F2?；瑒幽Σ亮2的大小可以由F=μFN求出，其中FN是雪橇對地面的壓力，它的大小等于雪橇的總重量G。鋼與冰之間的動摩擦因數(shù)μ可以在表中查出。重量G是已知的，由此可以求出F2，進而求出馬在水平方向的拉力F。

解 G=4.9×104 N，μ=0.02。雪橇勻速運動，拉力與阻力大小相等，所以F1=F2，F(xiàn)2=μFN。而FN=G，所以F1=μG，代入數(shù)據(jù)得F=0.02×4.9×104=980 N。馬要在水平方向用980 N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進。

2 三點不足

2.1 造成學生不明確研究對象

書上為了與前面滑動摩擦力的定義統(tǒng)一，對該例題進行受力分析時，一會是對雪橇受力分析，一會又是對地面受力分析，研究對象不明確。這既是學生很容易忽視的一個問題，甚至也是有的老師都沒有去重視的問題。事實上不管是用牛頓第二定律還是用動能定理解決問題，明確研究對象都是至關(guān)重要的，到后面用牛頓第二定律處理連接體問題時，許多學生由于研究對象不明確，在應用時都不知道該如何判斷；同樣，在運用動能定理解決問題時由于研究對象不明確，應用時不能明確是某個物體的動能還是整個系統(tǒng)的總動能。歸根到底都是由于研究對象不明確！而作為教科書在這兒這樣處理，對于初學者來說第一印象更為深刻，更容易造成研究對象的不明確。

2.2 造成學生受力分析的混亂

受力分析是高中物理基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，貫穿于物理學的始終，卻又是學生掌握時的重點和難點。如果受力分析對了，題目基本上也就成功一半了。特別是對于初學者來說，受力分析更是難點中的難點。其中，最容易犯的錯誤之一就是會把物體施給另一個物體的力分析進去。而此例題就有這樣的誤導作用，分析了雪橇對地面的壓力，造成學生受力分析的混亂。

2.3 造成學生概念不清

相信只要是在一線的老師，都知道學生對滑動摩擦力的計算還經(jīng)常犯的一個錯誤就是不管什么時候接觸面上的彈力總等于物體的重力，即F1=μG，而不去分析哪個面上受到的摩擦力就應該與該接觸面上的彈力成正比。而在此也有這樣的誤導，沒有突出和強調(diào)應該與接觸面間的彈力成正比，而彈力并不一定等于重力。這兒由于所學知識的局限，只會計算平衡力。因此，這兒物體所受的彈力正好等于物體所受的重力。

3 兩點建議

建議1 針對教材中滑動摩擦力的定義及例題有上述不足，筆者在此提出一些改進建議，以對物理教材的進一步完善提供參考。把定義表述為：滑動摩擦力的大小與該接觸面上的彈力成正比。也就是說該物體在哪個接觸面上受的滑動摩擦力就應該與該物體在該接觸面上受的彈力成正比。這樣說有3層意思：一是讓學生要明確研究對象，是哪個物體受到的摩擦力；二是讓學生明確哪個面上物體受到的摩擦力；三是讓學生明確是哪個面上的彈力。筆者認為，從這里開始應該慢慢地引導學生進行受力分析，首先明確研究對象，其次從重力、彈力、摩擦力逐個分析。

例題處理：明確研究對象是雪橇，然后從重力、彈力、摩擦力逐個分析。即雪橇受到4個力的作用，如圖2所示：即雪橇所受的重力G，馬對雪橇的拉力F1，地面對雪橇的支持力FN，地面對雪橇的摩擦力F2。根據(jù)初中所學的知識，馬對雪橇的拉力和地面對雪橇的摩擦力是一對平衡力，所以F1=F2。重力和地面的支持力是一對平衡力，所以FN=G。所以F1=μG，代入數(shù)據(jù)得F=0.02×4.9×104=980 N。馬要在水平方向用980 N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進。

建議2 F2=μFN中的FN，哪個接觸面上的摩擦力就應該與哪個接觸面上的彈力成正比，而這個彈力并不一定等于重力。這一點是我們學生經(jīng)常容易犯的錯誤之一，因為第一印象深刻，所以導致后面的學習中通常不去考慮接觸面上的彈力多大，總認為等于重力。因此，在這兒先說明一下：并不是任何時候接觸面上的彈力都等于重力，由于現(xiàn)在所學知識的局限，只會計算平衡力，根據(jù)平衡力算出這個面上的彈力剛好等于重力。因此，建議在書上可以再舉一例。

例 如圖3所示，用50 N的水平推力F將重24 N的物塊壓在豎直墻面上，物塊沿墻面下滑，物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，試求：墻面對物塊的滑動摩擦力大小。

解 對物體進行受力分析：豎直向下的重力，外加的壓力F，垂直于接觸面的支持力，平行于接觸面與相對運動方向相反的摩擦力，如圖4所示。因為水平方向上F與N為平衡力，所以N=F=50 N，而由于f=μN=0.4×50=20 N，說明這里的N并不等于重力，以此進一步讓學生理解什么是接觸面上的彈力。

參考文獻：

[1] 人民教育出版社 課程教育教材研究所.普通高中課程標準實驗教科書《物理 必修1》[M].北京：人民教育出版社，2003.

（欄目編輯 鄧 磊）