學生學習摩擦力典型誤區的成因分析

一、誤區的成因分析

1.相近概念辨別不清造成的誤區

學生對物理概念沒有完全掌握，對相近物理概念的理解不透徹，分辨不清，也不能構建完整的物理情境，容易將它們混淆。如圖1所示，物體被傳送帶由低處向高處勻速輸送過程中，相對于傳送帶是靜止的，學生將物體相對運動方向（或相對滑動趨勢的方向）等同于物體運動方向，認為摩擦力方向向下，產生“摩擦力的方向與運動方向相反，總是阻力，總是阻礙物體的運動，一定做負功”錯誤的認識。其實，由于傳送帶傾斜，使物體具有沿傳送帶斜向下運動的趨勢，靜摩擦力方向斜向上，與運動方向一致，是動力，都做正功。

2.對物理公式的意義、適用范圍和條件理解不深刻造成的誤區

物理公式是定量描述一個物理規律或定量表示一個物理概念的數學語言，是對物理概念和物理規律的高度概括和抽象，應用物理公式分析解決物理問題時，必須熟悉它的物理意義、適用范圍和使用條件，如果簡單從數學的角度去分析討論問題，亂套公式則會得出錯誤結論。學習摩擦力時，學生往往將滑動摩擦力的公式帶入到靜摩擦力的分析計算中，從而得到類似于“靜摩擦力大小與壓力大小有關”這樣的錯誤結論。如圖2所示，用一力FN將質量為M的物體壓在豎直墻壁上，學生根據判斷得出壓力FN越大摩擦力越大。其實，靜摩擦力是一個被動力，它隨著使物體產生“相對運動趨勢”的外力的變化而變化，大小等于使物體產生“相對運動趨勢”的外力，與正壓力大小無關，不管正壓力FN怎樣變化，物體與墻壁之間的靜摩擦力大小總是等于Mg。在計算摩擦力時，應先分清是滑動摩擦力還是靜摩擦力。

3.先入為主的錯誤生活經驗造成的誤區

學生在學習物理之前，由于它們在日常生活中和先前學習中已經形成了大量的知識經驗，這些經驗有些是正確的，它對我們的教學起到一定的促進作用，但是有些則是錯誤的，影響了我們對科學概念的構建，妨礙概念理解的全面性、完整性，造成對概念的片面理解，阻斷知識間的內在聯系，造成知識與應用脫節。在摩擦力的學習中，學生往往根據生活經驗得到一些錯誤結論。如，只有靜止的物體才受到靜摩擦力，只有運動的物體才受滑動摩擦力。

如圖3所示，一個物體在桌面上滑行，物體和桌面之間發生了“相對運動”，桌面給物體一個滑動摩擦力。學生在生活中和習題中接觸了過多這樣滑動摩擦力多發生在運動的物體上的例子，就認為只有運動的物體才會產生滑動摩擦力。這一錯誤認識，忽視了反作用力的存在。由牛頓第三定律可知，桌面也受到物體施加的滑動摩擦力。物體是運動的，而桌面是靜止的，桌面卻受到了滑動摩擦力。靜止的物體可以受到滑動摩擦力。

同理，由于生活中、解題中、教師講課時列舉的例子大多是靜摩擦力產生于靜止的物體間，加上學生沒有理解靜摩擦力產生條件中的“相對運動趨勢”與“物體靜止”的區別，產生只有靜止的物體才受到靜摩擦力的錯誤認識。如圖4所示，在力F的作用下A、B一起做勻加速運動，則A、B均處于運動狀態，且A、B之間有“相對運動趨勢”，故存在靜摩擦力。靜摩擦力產生在兩個有“相對運動趨勢”的物體之間，所以兩物體間應保持相對靜止。但相對于地面，物體有可能是運動的，也有可能是靜止的。運動的物體可以受到靜摩擦力。

4.思維定勢造成的誤區

學生運用掌握的知識，形成一套切實有效的分析解決問題的推理方式和方法，變成了學生的一種能力、一定的思維模式，這種現象叫作思維定勢。思維定勢具有雙重性，既有積極作用，又有消極作用。從正面說，思維定勢的形成表明學生不僅掌握了知識，并且形成一定的推理能力；從反面說，這種思維定勢對分析解決問題能力的提高也具有一定的阻礙作用，這種現象在物理教學中很常見。在摩擦力的學習中，學生也常常陷入思維定勢之中而影響學習的效果。如，在大多數情況下物體的摩擦力都與運動方向在同一直線上，所以就產生了“摩擦力的方向與運動方向在一條直線上”這一誤區。

如圖5所示，一個人站在扶梯上，隨扶梯斜向上加速上升，學生誤認為：摩擦力的方向與運動方向在一條直線上，所以判斷出摩擦力是沿斜面向上的。在本例中，人沿扶梯斜向上運動，而人所受摩擦力卻是水平方向，與運動方向并不共線。

5.思維不全面造成的誤區

由于學生知識、能力等存在缺陷，會造成學生的思維能力不全面，邏輯不嚴密，在學習過程中產生錯誤的認識。

如圖6所示，物塊重20N，在3N水平向右的拉力作用下，沿水平桌面做勻速直線運動，物塊受到的摩擦力為____N；當水平拉力增大為5N時，物體受到的摩擦力為___N。學生如下理解：不論物體拉力為3N還是5N，由于木塊做勻速直線運動，根據二力的平衡知識可知滑動摩擦力的大小等于拉力的大小。殊不知，當拉力增大為5N時，支持力大小、接觸面粗糙程度均不變，故滑動摩擦力大小不變，物塊受到的摩擦力仍為3N，此時物塊不再做勻速直線運動，而是勻加速直線運動。由于學生思維不全面，沒有思考不同拉力下物體的運動狀態是否變化，只是簡單套用二力平衡。

二、突破誤區

1.講徹物理概念減少誤區

學生只有清楚地理解物理概念，才能學好物理。學習摩擦力時，概念講清楚，更要把滑動摩擦力與靜摩擦力，相對運動與運動，相對滑動趨勢與靜止的區別講透徹，切忌“短平快”“一筆帶過”式的講解。學生對物理概念有了清晰的理解后，學習中憑生活經驗和感覺產生的錯誤認識就會少很多。由于摩擦力比較抽象，在講解時要多舉例子，增加學生的感性素材。

2.通過列舉反例來突破誤區

由于摩擦力對于學生來說，實在太抽象、太難，在物理概念教學花了大力氣后，還有一些同學產生這樣或那樣的困惑，所以采取進一步措施來消滅學生的誤區，筆者發現列舉反例是一個好辦法。要說明一個命題是假命題，通常可以舉出一個例子，使之具備命題的條件，而不具有命題的結論，這種例子稱為反例。在幫助學生突破摩擦力學習產生的誤區時，舉反例是一個不錯的方法，這一辦法形象直觀，學生容易接受，且講解時間短，效果不錯，前文所述的例子都可以作為對應誤區的反例。

（作者單位：江蘇南通高等師范學校）