高中物理摩擦力教學(xué)的幾點建議

王明超

摘 要：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。

關(guān)鍵詞：摩擦力；相對運動；相對運動趨勢

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，筆者有以下幾點建議：

一、關(guān)于摩擦力的定義

人教版《物理（必修一）》中對摩擦力的定義是：“兩個相互接觸的兩個物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。”上課時，需要向?qū)W生闡明三點：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、有相對運動或相對運動趨勢以及接觸面不光滑。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”的含義。一般的運動沒有特別說明，都是以地面為參考系。為什么這個地方要有“相對”兩字呢？此處特指“直接接觸的兩個物體”相互參考，而不是參考其他物體。第三，動摩擦力是阻礙物體間相對運動的摩擦力，靜摩擦力阻礙的是物體間的相對運動趨勢嗎？筆者覺得對靜摩擦力的定義有點不準確。正是因為物體間有相對運動趨勢，才有的靜摩擦力，如果摩擦力阻礙了物體間的相對運動趨勢，就沒有相對運動趨勢了，那樣也就沒有靜摩擦力了。筆者認為，阻礙的應(yīng)當是“相對運動的發(fā)生”，而不是相對運動的趨勢。

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運動趨勢的方向相反，所以，確定物體相對運動趨勢的方向非常關(guān)鍵。運動趨勢就是一種要向什么方向發(fā)生運動的傾向，需要學(xué)生自己去體會。比如一個人在水平面上正常走路時，人的身體雖然相對于地面是運動的，但與地面接觸的腳掌與地面卻是相對靜止的，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？后腳相對于地面有向后運動的趨勢，受到的摩擦力向前，而前腳有向前的運動趨勢（相對于地面），受到的摩擦力向后。而學(xué)生缺乏生活中的體驗，理解時有一定的難度，可以設(shè)想放一塊西瓜皮在腳下，體會腳的滑動方向，借此感受正常時腳的相對運動方向。動摩擦力的方向相對較容易一些，只要能明確相對運動的方向就可以了。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摩擦力時，才用公式算一下；動摩擦力一般利用公式f=μN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，既可指動摩擦力，也可指靜摩擦力，由于生活經(jīng)驗的積累和認知不足，大多數(shù)學(xué)生都認為摩擦力一定是阻力，總是阻礙物體的運動或發(fā)生運動。真的是這樣嗎？不是的。摩擦力的方向是與相對運動或相對運動趨勢的方向相反，作用效果自然是阻礙相對運動或相對運動的發(fā)生，不一定阻礙物體的運動。例如，集裝箱內(nèi)的貨物，在汽車加速起動時，貨物相對于車廂有向后的運動趨勢，受到的靜摩擦力向前，與貨物的運動方向相同，是動力；剎車時，貨物相對于車廂有向前運動的趨勢，受到向后的靜摩擦力，是阻力。摩擦力是動力還是阻力取決于它的方向與物體運動的方向是相同（或成銳角）還是相反（或成鈍角），前者是動力，后者是阻力，與其他因素無關(guān)。

四、仍需強調(diào)的問題

第一，分不清摩擦力是靜摩擦力還是動摩擦力，有同學(xué)總是覺得：運動的物體受到的摩擦力就是動摩擦力，靜止的物體受到的摩擦力就是靜摩擦力。產(chǎn)生這種認識的根源還是沒有真正理解“相對運動”與“運動”的區(qū)別。動摩擦力實際上就是產(chǎn)生在“相對運動”的物體之間的摩擦力，“相對運動”的物體不一定真“運動”；靜摩擦力也就是產(chǎn)生在“相對靜止”的兩個物體之間的摩擦力，“相對靜止”的物體也不一定真“靜止”。也就是說，運動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“相對靜止”，但它是運動的，受到靜摩擦力的作用；在桌面上滑動某一物體，桌子是靜止的，但與物體卻是相對運動的，桌子受到的摩擦力為動摩擦力。總之，是靜摩擦力還是動摩擦力取決于兩個物體是相對靜止還是相對運動，而不是運動或靜止。

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摩擦力，主要判斷摩擦力是發(fā)生在兩個“相對靜止”的物體之間還是兩個“相對運動”的物體之間。然后再求大小，靜摩擦力一般依據(jù)二力平衡，動摩擦力利用公式來求。還有關(guān)于靜摩擦力的兩點需要說明：一是靜摩擦力是一種“被迫力”，原因是它的大小和方向會隨著物體的相對運動趨勢的方向和強弱的變化而瞬間變化，當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。對此，不要求學(xué)生進行定量計算，能定性理解即可。正常情況下，最大靜摩擦力比滑動摩擦力稍大一點，沒有特別說明，我們可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力近似相等。

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

參考文獻：

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

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