淺談“靜摩擦力”的課堂教學(xué)

摘要：靜摩擦力是力學(xué)中的一個(gè)重要概念，在教學(xué)中是個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，如何在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在日常生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察來(lái)主動(dòng)探究、歸納，是教學(xué)中必須解決的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；教學(xué)方法；靜摩擦力

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315(2011)5-027-001

摩擦力是物體與物體相接觸時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生一種阻止它們相對(duì)滑動(dòng)的作用力。摩擦是一種極為普遍的力學(xué)現(xiàn)象，在人類(lèi)生活、生產(chǎn)中無(wú)處不在。不僅固體與固體的接觸面上有摩擦，就連固體與液體的接觸面或固體與氣體的接觸面上都有摩擦。摩擦力按其性質(zhì)可分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。而靜摩擦力是力學(xué)中的一個(gè)重要概念，要想在課堂教學(xué)中讓學(xué)生牢固掌握其內(nèi)涵，本文將從以下幾方面加以論述：

一、靜摩擦力的闡述

1.靜摩擦力的定義

若兩個(gè)相互接觸而又相對(duì)靜止的物體，在外力作用下如只具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而又未發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，叫做“靜摩擦力”。

2.靜摩擦力的產(chǎn)生條件

2.1接觸面是粗糙的。

2.2兩個(gè)物體互相接觸且相互間有擠壓

2.3物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

3.靜摩擦力的方向

跟接觸面相切(如果接觸面是曲面，則為該曲面的切線方向)，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。所謂相對(duì)，是以施加摩擦力的施力物體為參考系。

4.相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的判定

假設(shè)接觸面光滑沒(méi)有靜摩擦力，看物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，由此判定相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。

二、正確理解“相對(duì)靜止”。不要認(rèn)為受靜摩擦力作用的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

人們通常所說(shuō)的靜止或運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)地面而言的，而相對(duì)靜止則是特定的兩個(gè)物體之間位置不變。即從研究對(duì)象上看，一個(gè)是以地面為參考系，一個(gè)是以互相接觸作用的物體為參考系。一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體靜止，但不一定相對(duì)地面也是靜止的。例如A、B疊放在一起，A上B下，一起在外力F的作用下沿光滑的水平面加速運(yùn)動(dòng)，A受到B對(duì)它的靜摩擦力，但A對(duì)地面而言是運(yùn)動(dòng)的，所以靜摩擦力關(guān)鍵是看相互作用的兩個(gè)物體是否是相對(duì)靜止，而不是看此物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止。靜止的物體可能受到靜摩擦力的作用，運(yùn)動(dòng)的物體也可能受到靜摩擦力的作用。例如有一個(gè)皮帶傳動(dòng)裝置，一物體相對(duì)皮帶靜止隨皮帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)，如果物體不受到皮帶對(duì)其的靜摩擦力，則物體會(huì)相對(duì)皮帶下滑，所以物體一定會(huì)受到皮帶對(duì)其的靜摩擦力，且該力的方向?yàn)檠仄蛏稀Ｓ纱丝芍\(yùn)動(dòng)的物體也可能受到靜摩擦力的作用。

三、靜摩擦力方向的判斷和計(jì)算

不要認(rèn)為靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向或外力方向有關(guān)。靜摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。在具體判斷時(shí)，我們常用假設(shè)法：假設(shè)兩接觸的物體之間無(wú)靜摩擦力作用，看兩物體是怎樣相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，再判斷出靜摩擦力方向。有的同學(xué)認(rèn)為靜摩擦力的方向不是與物體運(yùn)動(dòng)相同，就是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，顯然這是錯(cuò)誤的，例如：一小木塊隨轉(zhuǎn)盤(pán)一起以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小木塊靠靜摩擦力提供向心力，靜摩擦力的方向與它的運(yùn)動(dòng)方向不共線。

靜摩擦力的大小，我們沒(méi)有學(xué)過(guò)計(jì)算公式。F＝μN(yùn)只是計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的公式。不能用來(lái)計(jì)算靜摩擦力的大小，靜摩擦力的大小取決于物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，視物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)弱而定，在物體滑動(dòng)之前有不定值。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)平衡條件來(lái)分析確定靜摩擦力大小。如放在水平地面上的物體受水平拉力后，在逐漸增大拉力的過(guò)程中，若木塊一直未動(dòng)，則靜摩擦力大小一定等于拉力的大小，并且隨著拉力的增大而增大，直到達(dá)最大靜摩擦力而不再增大。如果物體處于非平衡狀態(tài)，其靜摩擦力的大小將由牛頓第二定律確定。四、靜摩擦力可能是阻力，也可能是動(dòng)力：有有利的一面。也有有害的一面

所謂動(dòng)力和阻力，是從力的作用效果來(lái)命名的。如果物體受到的力的方向與該物體運(yùn)動(dòng)的方向相反，則該力為阻力。如果兩者方向相同則為動(dòng)力。

靜摩擦力有不利的一面，例如一些轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，總是希望靜摩擦力越小越好，為此我們將這些部分做得很光滑，同時(shí)加上一些軸承以減少摩擦，由于靜摩擦力的存在，鞋子磨破，自行車(chē)輪胎的花紋也磨平了等等。似乎，靜摩擦力越小越好，實(shí)際未必盡然，靜摩擦力也有有利的或不可缺少的一面，沒(méi)有鞋子和地面的靜摩擦力，我們就無(wú)法行走，自行車(chē)將無(wú)法運(yùn)動(dòng)。

靜摩擦力一節(jié)是個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)，但本質(zhì)上靜摩擦力還是一種力，它遵循力的一般規(guī)律，不能因?yàn)椤澳Σ痢倍侄：宋覀兊难劬Γ膊荒軕{空設(shè)想而妄下斷言。

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我認(rèn)為以上幾方面的論述能夠讓學(xué)生更好地接受和理解靜摩擦力，能夠在解題中更加得心應(yīng)手；同時(shí)也能夠更好的拓寬學(xué)生的知識(shí)面，從而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用。但是因?yàn)槟芰τ邢蓿蛔阒庍€請(qǐng)批評(píng)指正。