關于新課程中摩擦力突變的思考

陳麗翠

摘 要：受力情況決定運動情況，因此受力分析在運動學中是必不可少的，在重力、彈力、摩擦力三種性質的力的教學中，學生最難理解和分析的就是摩擦力了。而在摩擦力的教學中，靜摩擦力部分是學生最難學懂、學會的內容了。學生對摩擦力的產生條件及方向的判斷模糊不清，導致對是否存在摩擦力及摩擦力的方向判斷存在困難。例如，物體在皮帶的帶動下做勻加速運動，當物體加速到與皮帶的速度相同時，物體此后做什么運動？對此分析，學生存在困難。

關鍵詞：新課程；摩擦力突變；傳送帶；思考

力是改變物體運動狀態的原因，所以，正確的受力分析是正確判斷物體運動情況的關鍵。力分析中關鍵是注意摩擦力的突變，特別是發生在物體的速度與傳送帶相同時。

現以傳送帶為例，將傳送帶常見的幾種模型歸納如下，闡述解決這類問題的基本方法，找出解決這類問題的關鍵。

一、水平放置的傳送帶

物體剛放到A端時，物體相對傳送帶向后滑動，所以物體受到水平向右的滑動摩擦力，在滑動摩擦力的作用下向前做勻加速直線運動，學生不難判斷出當加速到與皮帶的速度相等時，還未到達B端，此后物體相對皮帶靜止，沒受摩擦力的作用，以2 m/s的速度做勻速直線運動到B點。

二、傾斜放置的傳送帶

傾斜放置的傳送帶相對水平放置的傳送帶來說，學生解決這類問題，摩擦力的分析感覺難度較大，所以導致無法正確判斷物體的運動情況。

例如：傳送帶與地面成夾角θ=37°，以10 m/s的速度逆時針轉動，在傳送帶上端輕輕地放一個質量m=0.5 kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.5，已知傳送帶AB的長度L=16 m，則物體從A到B需要的時間為多少？

由于受到定性思維的影響，平時常遇到物體在斜面上時受到的摩擦力沿斜面向上，因此誤認為只要物體放在傾斜的傳送帶上受到的摩擦力也一定沿斜面向上，所以導致解決這類問題時常判斷出錯。授課中一定要強調物體放在傳送帶上后，開始階段與傳送帶接觸處的速度斜向下，物體相對傳送帶向上運動，所以物體受到向下的滑動摩擦力；因此物體由靜止開始斜向下做勻加速直線運動，受力分析如圖（a）所示。當物體加速到與傳送帶的速度相等時，還未運動到B端。

由于當物體加速到與傳送帶的速度相等時，摩擦力的大小和方向可以突變，所以此后物體的受力情況及運動情況的判斷則更是難上加難。因此引導學生解決此類問題的突破口是應判斷mgsinθ與Fmax=μmgcosθ的關系，若mgsinθ>Fmax=μmgcosθ，則物體與皮帶仍繼續發生相對滑動，相對皮帶向下滑動，受到的摩擦力為滑動摩擦力，沿斜面向上，方向發生改變但是大小未發生改變，受力分析如圖（b）所示。所以物體將繼續沿斜面向下加速到B端；若mgsinθ≤Fmax=μmgcosθ，此后物體相對皮帶靜止，但有向下運動的趨勢，所以受到沿斜面向上的靜摩擦力的作用，摩擦力的大小和方向均發生變化，此后物體一直勻速運動到B端。

摩擦力的學習，與其他任何一個概念的學習一樣，是一個循序漸進的過程，在這里只是以傳送帶為例來闡述個人的一點心得。遵循認知規律，緊密結合教材的特點，才能使學生理解并逐步深化摩擦力的規律，從而達到預期的教學目的。

（作者單位 福建省泉州市德化縣第一中學）