巧用生活例子分析摩擦力

覃超相

【摘要】學生最難理解和掌握的是摩擦力；摩擦力就是一個普普通通的力，可以與物體運動方向相同或相反即可充當動力和阻力，并可存在靜止和運動的物體中。

【關鍵詞】特有的物理名詞分析 ； 相對運動 ； 相對運動趨勢 ； 兩本書A、B ； 掃把 ； f滑=？滋N。

【中圖分類號】O313.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）08-0208-02

高中幾種力中，學生最難理解和掌握的是摩擦力，教師在傳授時也是事倍功半。因為大多數學生都是從語文角度，經驗常識去看待摩擦力，并不能深入認識摩擦力產生的原因，也不能理解相對運動的含義。且高中必修一課本里面對摩擦力的解釋也太過于抽象、太過于書面化，很多教師也是按部就班照搬課本的順序去講授。這樣就讓剛剛進入高中的學生難以看懂、聽懂，更談不上理解、記憶、應用了。從而也會讓剛進入高中的學生覺得物理太抽象，太難以理解，甚至產生怕學物理的不良思想。為此為了讓學生更好地掌握、理解摩擦力，教師在傳授時更得心應手，下面就摩擦力的學習、傳授進行幾方面的分析。

一、特有的物理名詞分析。

首先要理解相對運動：在生活和教學中通常所說的運動是默認選地球作為參考系（就是相對地球），且在描述物體運動時也不用再加上一句話：“選地球作為參考系?！钡俏覀冎绤⒖际侨我膺x取的，所以選不同的參考系其運動情況可能不同，也就是說相對物體不同其運動情況也可能不同。教師在上課時可以就近取材，分析疊在課桌邊緣上的兩本書A、B如圖1，突然用外力F將下面的B抽出。我們可以看出B會向右運動，A也會向右運動，但是從位移大小分析可得出：

B前進的速度比A快如圖2所示。按照默認選地球為參考系的習慣，我們就說A、B都向右運動了，但是如果A相對B而言，由于A比B在同方向運動得慢，那么A就是向左運動的了。所以加入相對運動之后，物體的運動情況就可能發生變化了。為什么在學習摩擦力時要加入相對運動呢？因為摩擦力是接觸力，其方向是相對其直接接觸的物體而言，而不一定直接與地球接觸，就是說物體的運動不一定是相對地球而言。如圖1中，A是與B接觸，沒有與地球直接接觸，A受到的摩擦力也只能是B對A，而不可能是地球對A的。

其次要理解相對運動趨勢：相對運動趨勢就是物體相對另一物體將要運動的方向。相對運動在上面已作出解釋，教師上課時可用一掃把演示運動趨勢的現象，如圖3將掃把倒過來靠在墻壁上，由于重力作用掃把相對墻壁有向下運動的趨勢，可以從掃條向下彎表達出掃把將要運動的方向。當用外力將掃把靠著墻壁向上推時，如圖4掃把相對墻壁有向上運動的趨勢，可以從掃條向上彎來表達掃把將要運動的方向。通過這兩個簡單的例子，學生在理解相對運動趨勢時就有一定的幫助了。

二、正文學習分析。

理解了相對運動和相對運動趨勢之后，下面就分析摩擦力的定義、條件、特點。我們可以在課本的基礎上，用自己的思維語言去得出比較容易記的定義。

1.摩擦力的定義：

阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力；其中阻礙物體相對運動的叫滑動摩擦力，如圖5中放在粗糙水平面的物體在外力作用下向右運動，物體相對水平面向右運動，所以受到一個向左的滑動摩擦力。而阻礙物體相對運動趨勢的力叫靜摩擦力，如圖6放在粗糙水平面的物體在外力作用下仍然處于靜止狀態，物體相對水平面有向右運動的趨勢，所以會受到一個向左的靜摩擦力。

2.摩擦力產生的條件：

由圖5、6可知，要存在摩擦力，物體間一定要相互接觸，接觸面間一定是粗糙（即不光滑），且一定要相互擠壓，同時也有相對運動或相對運動趨勢，這四個條件是缺一不可的。

3.摩擦力的大小：

①滑動摩擦力：f滑=？滋N，？滋為動摩擦因數，沒有單位且只與接觸面的粗糙程度有關；N為物體與接觸面間的正壓力。

②靜摩擦力：一般由二力平衡來求，而最大靜摩擦力fmax一般計算中認為與f滑相等，但實際上f滑略小于fmax。

4.摩擦力的方向：

由圖5、6可知摩擦力的方向是與相對運動或相對運動趨勢方向相反，但不是與運動方向相反。為什么不是與運動方向相反呢？我們再來分析圖2中書A、B的受到的摩擦力，由圖2可知，A是向右運動的，但是受到B對其的摩擦力是向右的；而B向右運動，受到A和課桌對其的摩擦力是向左的。但從相對運動來說，A相對B向左運動，因而A受到B對其向右的摩擦力，摩擦力的方向剛好與其相對運動方向相反；B相對A和課桌是向右運動，因而受到A和課桌對其向左的摩擦力，摩擦力的方向剛好與其相對運動方向相反。所以說摩擦力的方向是與相對運動或相對運動趨勢方向相反，而不是與運動方向相反。

靜摩擦力的方向也一樣，不是與運動方向相反，是與相對運動趨勢方向相反。如圖7人向上爬桿時，由于受到一個豎直向下的重力作用會有向下運動的趨勢，此時就會產生一個豎直向上的靜摩擦力充當向上運動的動力。從而可知，這個靜摩擦力并不是與運動方向相反，是與相對運動趨勢方向相反。

5.摩擦力的特點：

摩擦力就是一個普普通通的力，可以與物體運動方向相同或相反（從圖2中對A、B受到摩擦力與其運動方向可得出）；即可充當動力和阻力。并可存在靜止和運動的物體中（從圖2中課桌對B有摩擦力，由力的相互作用，那么靜止的課桌也會受到B對其的摩擦力，從而得出靜止的物體也可以存在摩擦力）。

三、知識鞏固應用。

1.摩擦力產生條件的分析。

（1）練習：關于摩擦力的有無下列說法正確的是（ ）

A.相互壓緊的粗糙物體間總有摩擦力的作用

B.相對運動的物體間總有摩擦力的作用

C.只有相互壓緊和相對運動的物體間才有摩擦力的作用

D.只有相互壓緊和發生相對運動或有相對運動趨勢的不光滑的物體間才有摩擦力的作用endprint

分析：由摩擦力產生的的四個條件：相互接觸，相互擠壓，接觸面粗糙，有相對運動或相對運動趨勢，可以得出A、B、C都是缺條件的，只有D是符合條件的。

（2）提升：如圖8所示，兩粗糙物體A、B疊放在水平桌面上，若以水平力F拉B，而兩物體均保持靜止，則下列說法正確的是（ ）

A.A、B間不存在摩擦力作用

B.A、B間有摩擦力作用

C.B與桌面間有靜摩擦力作用

D.B與桌面間沒有靜摩擦力作用

分析：A、B物體間有相互接觸、相互擠壓、接觸面也粗糙，但是有無相對運動趨勢就難以看出來。在這種情況下可以用二力平衡來分析，假設A、B之間有摩擦力，則A在水平方向會多出一個摩擦力， f 但這個摩擦力沒有另一個水平力與之平衡，那么A就會運動，這樣就與題目中保持靜止矛盾，從而得出A、B之間是不存摩擦力。相同原理，由于B有一個水平向右的外力，要保持B靜止，則在B的左邊要有一個摩擦力來與之平衡，f F由于A、B間無摩擦力，則這個摩擦力只能是桌面對B的。所以本題正確的答案是A和C。

2.摩擦力大小的分析。

練習：如圖9所示，重力為40N的物體與水平面間的動摩擦因素，？滋=0.1，物體向右運動，同時物體受到大小為10N、方向向左的水平力F的作用，則物體受摩擦力為（ ）

A.4N，向右

B.4N，向左

C.10N，向右

D.14N，向左

分析：由f滑=？滋N，物體的正壓力大小剛好與重力大小相等，所以代入數據可以出摩擦力大小為4N，由于物體相對水平面向右運動，所以受到不平面對其的摩擦力向左，所以B是正確。

3.摩擦力的特點分析。

練習：關于摩擦力的說法下列正確的是（ ）

A.摩擦力就是阻礙物體運動的力

B.滑動摩擦力只能存在于運動的物體中，同理靜滑動也只能存在于靜止的物體中

C.摩擦力一定與運動方向相反

D.摩擦力可以與運動方向相同或是相反，也可存在于運動或是靜止的物體中

分析：只要我們記住了摩擦力的特點：摩擦力就是一個普普通通的力，可以與物體運動方向相同或相反即可充當動力和阻力，并可存在靜止和運動的物體中。就很容易得出D是正確的。

四、小結。

只要教師在傳授時能按照上面的順序去進行教學，相信自己在傳授中能更加游刃有余。同時學生在學習中，能夠先弄懂了相對運動，相對運動趨勢，再去認識，學習，應用摩擦力，并能從生活例子中多舉例去分析，相信學生在學習時會輕易而舉去掌握摩擦力了。

這樣高中力學中最難的力——摩擦力就攻克了。

參考文獻

[1]高中物理課本必修1

[2]高中物理高考考試大綱

[3]高中物理練習冊endprint