熊曙光

摘要：摩擦力是初中物理教學(xué)的難點(diǎn)，是中考的一個(gè)重要考點(diǎn)，學(xué)生對(duì)摩擦力的大小、方向、有無(wú)的判斷及摩擦力做功等問(wèn)題普遍感到頭痛。在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)以上問(wèn)題，我對(duì)摩擦力產(chǎn)生條件，摩擦力大小、方向、有無(wú)判斷等問(wèn)題有針對(duì)性的展開(kāi)教學(xué)，以解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的困難。

關(guān)鍵詞：摩擦力產(chǎn)生條件；摩擦力方向；摩擦力大?。荒Σ亮τ袩o(wú)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2018）27-0184-02

1.摩擦力的產(chǎn)生

初中教材對(duì)摩擦力的講解比較簡(jiǎn)單，只講到滑動(dòng)摩擦力的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力也是中考的考點(diǎn)之一，所以需要老師在教學(xué)過(guò)程中補(bǔ)充講解靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力的相關(guān)知識(shí)。

1.1 滑動(dòng)摩擦力。

（1）定義：兩個(gè)相互接觸并擠壓的物體，當(dāng)它們之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這個(gè)力就是滑動(dòng)摩擦力。

（2）產(chǎn)生條件：①接觸面不光滑（接觸面粗糙）。②兩個(gè)物體相互接觸并擠壓（兩物體間有壓力）。③兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

1.2 靜摩擦力。

（1）定義：兩個(gè)相互接觸并擠壓的物體，當(dāng)它們之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這個(gè)力就是靜摩擦力。

（2）產(chǎn)生條件：①接觸面不光滑（即觸面粗糙）。②兩個(gè)物體相互接觸并擠壓（物體間有壓力）。③兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

1.3 滾動(dòng)摩擦力。

（1）定義：兩個(gè)相互接觸并擠壓的物體，當(dāng)一個(gè)物體在另一物體上滾動(dòng)時(shí)，兩物體間產(chǎn)生的阻礙物體滾動(dòng)的力，這個(gè)力就是滾動(dòng)摩擦力。

（2）產(chǎn)生條件：

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

學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，對(duì)于滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件中的兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)、靜摩擦力產(chǎn)生條件中的兩物體間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)理解不到位，總是分不清楚到底什么是相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

2.摩擦力的方向

2.1 滑動(dòng)摩擦力的方向：與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

2.2 靜摩擦力的方向：與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。

不少同學(xué)存在著一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，認(rèn)為摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，并認(rèn)為摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，是阻力。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的原因主要是因?yàn)橥瑢W(xué)們對(duì)摩擦力的概念中的“相對(duì)”兩個(gè)字理解不夠而造成的。

例1：如圖1所示，小木塊A疊放在長(zhǎng)木板B上，長(zhǎng)木板放在水平地面上，現(xiàn)對(duì)B施加一水平向右的拉力F，使B由靜止開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，木塊A將離開(kāi)木板B，則A在木板上滑動(dòng)時(shí)，A所受的摩擦力方向如何？

分析：當(dāng)長(zhǎng)木板B在力F的作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，最開(kāi)始A仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)。如果選擇長(zhǎng)木板B作為參照物，則小木塊A在向左運(yùn)動(dòng)。所以A相對(duì)于B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向向左，那么A受到的滑動(dòng)摩擦力方向與相對(duì)方向相反就應(yīng)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(yùn)動(dòng)方向相同，而不是相反。

通過(guò)對(duì)以上例題的分析，總結(jié)出以下方法幫助同學(xué)們分析摩擦力的方向：

（1）先判斷相接觸的兩物體的運(yùn)動(dòng)方向。

（2）判斷這兩個(gè)物體間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

（3）再根據(jù)摩擦力的方向總跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，去判斷摩擦力的方向。

在教學(xué)過(guò)程中需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意這樣幾個(gè)問(wèn)題：

（1）不要把”物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”與”物體的運(yùn)動(dòng)方向”等同。

（2）“相對(duì)”指的是研究對(duì)象相對(duì)與其接觸的物體而言。

（3）滑動(dòng)摩擦力的方向可能跟物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，也可能跟運(yùn)動(dòng)方向相同。

3.摩擦力的大小

對(duì)于初中階段的學(xué)生，教材沒(méi)有給出摩擦力大小的具體計(jì)算公式，只是通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道影響滑動(dòng)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(shí)進(jìn)行判斷。

3.1 滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)，求物體所受的摩擦力的大小。

分析：由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以物體處于平衡狀態(tài)，根據(jù)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(dāng)人的水平推力增大到某一值Fmax時(shí)候，物體就要滑動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力達(dá)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(jì)算靜摩擦力的一般方法也是利用二力平衡來(lái)求解。

4.摩擦力有無(wú)的判斷

在實(shí)際教學(xué)工作中，判斷摩擦力的有無(wú)主要有三種方法：

4.1 根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件進(jìn)行判斷，若兩物體間同時(shí)滿足：（1）兩物體間有壓力；（2）接觸面粗糙；（3）兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則兩物體間存在著摩擦力。另外，同學(xué)們對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)也不好理解。在教學(xué)中，我也用假設(shè)法進(jìn)行判斷：即先假設(shè)兩接觸面間是光滑的，則物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，就有哪個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

4.2 用假設(shè)法判斷摩擦力的存在。即先假設(shè)兩物體間有或沒(méi)有摩擦力，則根據(jù)題目中給出的條件進(jìn)行判斷，若與題目中給出的情景（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）相同，則我們的假設(shè)成立，否則就不成立。

4.3 根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（平衡法）進(jìn)行判斷摩擦力的有無(wú)。在一些問(wèn)題，根據(jù)物體處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也可判斷摩擦力的有無(wú)。

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(xiàn)在A木塊上施加一個(gè)水平向右的拉力F，使A、B兩木塊一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，試分析并畫(huà)出A、B兩木塊的受力示意圖。

分析：對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，本題中木塊所受的重力、支持力、壓力等比較容易分析出來(lái)，但是摩擦力就相對(duì)比較復(fù)雜，所以摩擦力的分析尤為重要，而判斷摩擦力的有無(wú)則更是關(guān)鍵，本例中我們將根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件和平衡法來(lái)判斷摩擦力的種類和有無(wú)。

木塊A：由于木塊A所受的重力和支持力相對(duì)較為簡(jiǎn)單，所以在這不過(guò)多闡述。由題可知，木塊A在拉力F的作用下，相對(duì)于木塊B有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以將受到與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反的靜摩擦力F靜，方向向左，施力物體為木塊B（此時(shí)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?yàn)槟緣KB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(fù)雜。我們先分析A、B接觸面上的摩擦力，由于木塊B相對(duì)于木塊A有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以將受到與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反的靜摩擦力F'靜，方向向右，施力物體為木塊A（此時(shí)F'靜也可用物體間力的作用是相互的來(lái)進(jìn)行判斷）；接下來(lái)我們分析B與地面間的摩擦力，由于木塊B相對(duì)于地面在向右運(yùn)動(dòng)，所以將受到與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相反的滑動(dòng)摩擦力F動(dòng)，方向向左，施力物體為地面（此時(shí)也可用二力平衡的方法判斷出滑動(dòng)摩擦力）。如圖6所示為B木塊的受力示意圖。

摩擦力教學(xué)雖然是初中的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，但只要我們遵循摩擦力的教學(xué)規(guī)律，講清以上幾個(gè)摩擦力的知識(shí)點(diǎn)，就能使同學(xué)們掌握這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，從而使難點(diǎn)不難。

參考文獻(xiàn)：

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

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