郭向
摘 要: 目前,很多學生在學習高中物理時,覺得摩擦力這部分內(nèi)容比較難學,尤其是靜摩擦力與動摩擦力之間的區(qū)別,常常弄混。筆者作為一名高中學生,對這一現(xiàn)象感同身受,所以本文首先論述了摩擦力的概念,之后詳細介紹了幾種區(qū)分靜摩擦力和動摩擦力的有效方法,希望能夠為其他同學的學習提供借鑒和幫助。
關鍵詞: 靜摩擦力;動摩擦力;方向;位移;接觸面
引言:
整體而言,高中物理的重點內(nèi)容之一就是摩擦力的區(qū)別和判斷,但是由于很多學生沒有掌握好的方法,導致在實際做題時,常?;煜o摩擦力和動摩擦力兩者之間的關系,不僅影響了考試的成績,也不利于后續(xù)知識的學習。有鑒于此,需要探討靜摩擦力和動摩擦力的區(qū)別,并找出科學有效的區(qū)分辦法,從而提高學生的解題效率。
1.靜摩擦力與動摩擦力的概念
眾所周知,摩擦是生活中普通得不能再普通的現(xiàn)象了,而摩擦力更是隨處可見的一種力。常見的生活現(xiàn)象比如人們手里拿著東西,在馬路上行走,以及車輛在公路上飛馳,都離不開摩擦力的作用。具體而言,摩擦力指的是,兩個物體發(fā)生或者保持接觸,同時這兩個物體正在或者將要發(fā)生相對運動,在接觸面上形成阻止兩個物體運動作用的力。再根據(jù)摩擦作用類型的不同,將摩擦力具體分為兩種:靜摩擦力和動摩擦力。先介紹靜摩擦力,如果兩個物體相互接觸,并且處于靜止或者相對靜止的狀態(tài),在可能發(fā)生滑動和保持穩(wěn)定之間保持平衡,而維系這種平衡狀態(tài)的力就叫做靜摩擦力。而動摩擦力比較復雜,它又分為兩種:一種是滑動摩擦力,一種是滾動摩擦力。從字面可以這么理解,滑動摩擦力就是一個物體在另一個物體表面進行滑動時,產(chǎn)生的阻力,而滾動摩擦力就是一個物體在另一個物體表面發(fā)生滾動時產(chǎn)生的阻力。
2.靜摩擦力與動摩擦力的區(qū)分方法
2.1利用概念進行區(qū)分
從摩擦力的概念入手,分析摩擦力的類型,是最簡單和最基礎的方法。通過判斷兩個物體之間是否發(fā)生了滑動,能夠直接區(qū)分該摩擦力為靜摩擦力還是動摩擦力,如果沒有發(fā)生相對位移的滑動,那么就一定是靜摩擦力,如果兩個物體處于彼此相對滑動的狀態(tài),那么就一定是動摩擦力,這種方法十分有效。舉個簡答的例子,當我們手里拿著課本的時候,課本并沒有脫離我們的手掌,也沒有掉落,這就說明我們通過手掌對課本做了功,可是課本和手掌之間并沒有發(fā)生運動,那么課本與我們的手掌之間形成的力就是靜摩擦力。但是,當我們的課本從手中滑落到課桌上時,不難發(fā)現(xiàn),手掌和課本之間有了相對的運動,確切說是發(fā)生了滑動,那么這時的力就由靜摩擦力轉(zhuǎn)為動摩擦力。對于另外一種情況,要在粗糙的斜坡表面上放置一個木塊,這個木塊受到的摩擦力暫時還不確定,因為需要看其放在斜坡表面后的狀態(tài),受力的情況直接決定著物體的運動狀態(tài),同時通過分析運動狀態(tài),能夠知道物體的受力情況,如果保持靜止,那么就是靜摩擦力,如果向下運動或者有向下運動的趨勢,那么就是動摩擦力[1]。
2.2利用實驗進行區(qū)分
根據(jù)實驗并分析結果,也能夠清楚地知道摩擦力的區(qū)別,特別是不同材料的摩擦力大小有很大的差別,通過實驗數(shù)據(jù),能夠一目了然。比如,在一次測試多種不同材料表面摩擦力的實驗中,其數(shù)據(jù)如表1所示,可以很清楚地發(fā)現(xiàn)不同材料甚至是同一種材料不同的表面,產(chǎn)生的摩擦力大小都不一樣。
另外,值得注意的是,我們在進行實驗時,可以根據(jù)兩個物體的運動情況,結合數(shù)據(jù)進行分析,如果物體發(fā)生了轉(zhuǎn)動以及位置有了移動,并且軸線與接觸面一致,那么就能夠知道是動摩擦力。
表 1 靜摩擦力與動摩擦力的實驗數(shù)據(jù)
2.3利用表現(xiàn)進行區(qū)分
我們還可以根據(jù)動摩擦力的具體表現(xiàn)形式和情況進行判斷,因為想要發(fā)生摩擦和產(chǎn)生摩擦力,就必須具備以下條件:第一,一個物體在另一個物體表面發(fā)生了轉(zhuǎn)動,第二,轉(zhuǎn)動物體的軸線與另一物體形成了位移。也就是說具備上述兩個條件后,就能夠確定這兩個物體之間發(fā)生了摩擦,如果物體沒有滾動,只是單純地滑動,就是滑動摩擦,如果物體發(fā)生了滾動,就有滾動摩擦,一般情況下,如果發(fā)生滾動摩擦的同時,也會存在滑動摩擦。舉個生活中常見的例子:一輛小轎車在公路上勻速行駛,車輪轉(zhuǎn)動的過程也是向前移動的過程,所以這種明顯的滾動前進的現(xiàn)象,就是典型的滾動摩擦,而當出現(xiàn)緊急情況需要剎車時,雖然車輪仍然轉(zhuǎn)動,但是車軸和地面的角度并沒有發(fā)生變化,也就是沒有發(fā)生位移,那么車輪和地面產(chǎn)生的摩擦力就不是動摩擦力,而是靜摩擦力,而是汽車在拐彎時,同時存在靜摩擦力和動摩擦力。還比如一個例子:我們在使用鉛筆刀削鉛筆時,鉛筆刀內(nèi)部的摩擦力就不盡相同,因為鉛筆刀是轉(zhuǎn)動著工作的,可是轉(zhuǎn)軸卻與鉛筆刀的內(nèi)壁始終保持靜止,所以這時候的摩擦力就是滑動摩擦力,而不是滾動摩擦力,但是鉛筆本身與鉛筆刀的滾珠軸承之間的轉(zhuǎn)動,在接觸中發(fā)生了明顯的位移,所以是滾動摩擦,也就是說不一定發(fā)生滾動就是滾動摩擦,需要具體情況具體分析。還需要注意的是,不能因為一個物體運動,就說它受到的是動摩擦力,比如我們平常走路,地面和人體之間的摩擦力就是靜摩擦力,而人卻始終保持運動狀態(tài),所以運動的物體也可能受到靜摩擦力,所以需要分析具體的表現(xiàn)[2]。
結論:
綜上所述,靜摩擦力和動摩擦力的問題不容忽視,不僅書本中經(jīng)常出現(xiàn)這類問題,在實際生活中也會遇到區(qū)分靜摩擦力和動摩擦力的情況,而且摩擦力是力學的重要組成部分,是考試大綱的重點,所以學會和掌握如何區(qū)分靜摩擦力和動摩擦力,是有著重要意義的。為此,學生需要不斷對摩擦力的類型進行總結,并結合具體的習題,做好歸納工作,才能提高知識水平和解題能力。
參考文獻
[1]熊敉冬.高中物理摩擦力做功的常見問題分享[J].農(nóng)家參謀,2017(22):182.
[2]周治安.高中物理摩擦力問題解決方法的核心探索研究[J].科學技術創(chuàng)新,2018(10):43-44.