淺析摩擦力的教學分析

熊曙光

摘要：摩擦力是初中物理教學的難點，是中考的一個重要考點，學生對摩擦力的大小、方向、有無的判斷及摩擦力做功等問題普遍感到頭痛。在教學過程中，針對以上問題，我對摩擦力產生條件，摩擦力大小、方向、有無判斷等問題有針對性的展開教學，以解決學生在學習中存在的困難。

關鍵詞：摩擦力產生條件；摩擦力方向；摩擦力大小；摩擦力有無

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2018）27-0184-02

1.摩擦力的產生

初中教材對摩擦力的講解比較簡單，只講到滑動摩擦力的相關知識點，而靜摩擦力和滾動摩擦力也是中考的考點之一，所以需要老師在教學過程中補充講解靜摩擦力和滾動摩擦力的相關知識。

1.1 滑動摩擦力。

（1）定義：兩個相互接觸并擠壓的物體，當它們之間具有相對運動的時候，就會在接觸面上產生阻礙相對運動的力，這個力就是滑動摩擦力。

（2）產生條件：①接觸面不光滑（接觸面粗糙）。②兩個物體相互接觸并擠壓（兩物體間有壓力）。③兩物體間有相對運動。

1.2 靜摩擦力。

（1）定義：兩個相互接觸并擠壓的物體，當它們之間具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動趨勢的力，這個力就是靜摩擦力。

（2）產生條件：①接觸面不光滑（即觸面粗糙）。②兩個物體相互接觸并擠壓（物體間有壓力）。③兩物體間有相對運動的趨勢。

1.3 滾動摩擦力。

（1）定義：兩個相互接觸并擠壓的物體，當一個物體在另一物體上滾動時，兩物體間產生的阻礙物體滾動的力，這個力就是滾動摩擦力。

（2）產生條件：

①接觸面不光滑（接觸面粗糙）。②兩個物體相互接觸并擠壓（兩物體間有壓力）。③兩物體間相對滾動。

學生在學習的過程中，對于滑動摩擦力產生條件中的兩物體間有相對運動、靜摩擦力產生條件中的兩物體間具有相對運動的趨勢理解不到位，總是分不清楚到底什么是相對運動和相對運動的趨勢。

2.摩擦力的方向

2.1 滑動摩擦力的方向：與物體的相對運動方向相反。

2.2 靜摩擦力的方向：與物體的相對運動趨勢方向相反。

不少同學存在著一種錯誤認識，認為摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反，并認為摩擦力總是阻礙物體的運動，是阻力。出現這種錯誤的原因主要是因為同學們對摩擦力的概念中的“相對”兩個字理解不夠而造成的。

例1：如圖1所示，小木塊A疊放在長木板B上，長木板放在水平地面上，現對B施加一水平向右的拉力F，使B由靜止開始向右做勻加速運動，經過一段時間后，木塊A將離開木板B，則A在木板上滑動時，A所受的摩擦力方向如何？

分析：當長木板B在力F的作用下向右做加速運動時，最開始A仍然保持靜止狀態。如果選擇長木板B作為參照物，則小木塊A在向左運動。所以A相對于B的相對運動方向向左，那么A受到的滑動摩擦力方向與相對方向相反就應該向右，如圖2所示。由此可知，在本例中小木塊A所受的摩擦力與A的運動方向相同，而不是相反。

通過對以上例題的分析，總結出以下方法幫助同學們分析摩擦力的方向：

（1）先判斷相接觸的兩物體的運動方向。

（2）判斷這兩個物體間有無相對運動或相對運動趨勢。

（3）再根據摩擦力的方向總跟相對運動或相對運動趨勢的方向相反，去判斷摩擦力的方向。

在教學過程中需要強調學生注意這樣幾個問題：

（1）不要把”物體的相對運動方向”與”物體的運動方向”等同。

（2）“相對”指的是研究對象相對與其接觸的物體而言。

（3）滑動摩擦力的方向可能跟物體的運動方向相反，也可能跟運動方向相同。

3.摩擦力的大小

對于初中階段的學生，教材沒有給出摩擦力大小的具體計算公式，只是通過實驗知道影響滑動摩擦力大小的因素為壓力和接觸面的粗糙程度，和用二力平衡的知識進行判斷。

3.1 滑動摩擦力的大小。

例2：水平面上的物體在力F=5N的拉力作用下向右做勻速直線運動，求物體所受的摩擦力的大小。

分析：由于物體做勻速直線運動，所以物體處于平衡狀態，根據二力平衡可得：Ff =F=5N。

3.2 靜摩擦力的大小。

如圖3所示，由二力平衡可知，靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大F靜=F。靜摩擦力的大小由外部因素決定，當人的水平推力增大到某一值Fmax時候，物體就要滑動，此時靜摩擦力達到最大值，我們把Fmax叫最大靜摩擦力，兩物體間的靜摩擦力F靜在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即0 < F靜≤ Fmax。

所以，計算靜摩擦力的一般方法也是利用二力平衡來求解。

4.摩擦力有無的判斷

在實際教學工作中，判斷摩擦力的有無主要有三種方法：

4.1 根據摩擦力產生的條件進行判斷，若兩物體間同時滿足：（1）兩物體間有壓力；（2）接觸面粗糙；（3）兩物體間有相對運動或有相對運動的趨勢，則兩物體間存在著摩擦力。另外，同學們對相對運動的趨勢也不好理解。在教學中，我也用假設法進行判斷：即先假設兩接觸面間是光滑的，則物體向哪個方向運動，就有哪個方向的運動趨勢。

4.2 用假設法判斷摩擦力的存在。即先假設兩物體間有或沒有摩擦力，則根據題目中給出的條件進行判斷，若與題目中給出的情景（運動狀態）相同，則我們的假設成立，否則就不成立。

4.3 根據運動狀態（平衡法）進行判斷摩擦力的有無。在一些問題，根據物體處于靜止或勻速運動狀態，也可判斷摩擦力的有無。

例4：如圖4所示，兩木塊A、B疊放在一起置于水平地面上，現在A木塊上施加一個水平向右的拉力F，使A、B兩木塊一起向右做勻速直線運動，試分析并畫出A、B兩木塊的受力示意圖。

分析：對學生來說，本題中木塊所受的重力、支持力、壓力等比較容易分析出來，但是摩擦力就相對比較復雜，所以摩擦力的分析尤為重要，而判斷摩擦力的有無則更是關鍵，本例中我們將根據摩擦力的產生條件和平衡法來判斷摩擦力的種類和有無。

木塊A：由于木塊A所受的重力和支持力相對較為簡單，所以在這不過多闡述。由題可知，木塊A在拉力F的作用下，相對于木塊B有向右運動的趨勢，所以將受到與相對運動趨勢相反的靜摩擦力F靜，方向向左，施力物體為木塊B（此時也可用二力平衡的方法判斷出靜摩擦力的）。如圖5所示為A木塊的受力示意圖。

木塊B：因為木塊B不僅與木塊A接觸，還與地面直接接觸，所以木塊B所受的摩擦力較為復雜。我們先分析A、B接觸面上的摩擦力，由于木塊B相對于木塊A有向左運動的趨勢，所以將受到與相對運動趨勢相反的靜摩擦力F'靜，方向向右，施力物體為木塊A（此時F'靜也可用物體間力的作用是相互的來進行判斷）；接下來我們分析B與地面間的摩擦力，由于木塊B相對于地面在向右運動，所以將受到與相對運動相反的滑動摩擦力F動，方向向左，施力物體為地面（此時也可用二力平衡的方法判斷出滑動摩擦力）。如圖6所示為B木塊的受力示意圖。

摩擦力教學雖然是初中的一個教學難點，但只要我們遵循摩擦力的教學規律，講清以上幾個摩擦力的知識點，就能使同學們掌握這個教學難點，從而使難點不難。

參考文獻：

[1] 人民教育出版社課程教材研究所 組編《義務教育教科書·物理八年級下冊》，人民教育出版社，2011.

[3] 李禾雨主編.《淺談摩擦力的探究教學》[J].科學教育家，2008，（4）.