解析有關滑動摩擦力的幾個誤區

新課程改革標準降低了對摩擦力的要求，但滑動摩擦力問題仍然是高中物理學習中的一個難點。在求解涉及滑動摩擦力的物理問題時很多同學往往出現這樣那樣的問題，其主要原因是對滑動摩擦力的物理意義理解不到位。我分析了同學們出現的錯誤，主要有以下幾個方面的原因。

一、認為接觸面的正壓力，都是由于物理體的重力引起的。

不少同學在求解滑動摩擦力時往往把重力都當作正壓力代入求解，造成這一誤解的根本原因是沒有理解正壓力F=μF的物理意義，而是只死記書上典型例題中正壓力等于重力的情形，生搬硬套，造成錯誤。F是對物體表面的垂直作用力，而不是物體本身的重力。只有在水平面上，豎直方向上只受重力和支持力，且二力平衡時，物體間的正壓力才等于重力。如圖1所示，物體M與墻是接觸的，但其對墻壁的壓力是0而不是mg。

二、認為物體間的滑動摩擦力的大小與物體間的相對運動速度大小有關。

這是由于在日常生活中拉動一物體在水平面上加速運動時需要的力大，并且速度越大越費力。其實滑動摩擦力F=μF，只與物體間的動摩擦因數和物體間的正壓力有關。如圖2所示，一個勻質木板長為L、重為G，放在水平桌面上(假設桌面足夠長)，在一水平推力F的作用下，先加速運動到A，然后勻速運動到桌子的右端，最后推出桌面一部分，但木板未掉下來。問:在這一運動過程中，木板受到的摩擦力怎樣變化?

在回答這類問題時，很多同學認為物體在加速運動的過程中所受的摩擦力最大，勻速運動過程次之，當木板被推出桌面后，隨著木板和桌面間的接觸面積的減小，其所受的摩擦力也逐漸減小。其實這是不對的，因為木板在向右運動的過程中，在豎直方向上始終只受重力和桌面支持力的作用，即F=mg，木板與桌面間的粗糙程度和接觸材料都沒有改變，即不變，依據公式可知，木板所受摩擦力在整個過程中是恒定的，即F=μmg。

三、認為物體間受的滑動摩擦力的方向總與物體運動的方向相反，即認為滑動摩擦力一定是阻力。

造成這一誤解的原因是在中學物理中同學們所遇的大多數物理情景都是以地面和地面上的固定物體為參考系的，而滑動摩擦力是以對方為參考系的，故不少同學對“滑動摩擦力的方向與物體相對運動方向相反”這句話中的“相對”二字的含義理解不深刻。“相對”既不是相對地面，又不是相對觀察者，而是相對跟它接觸的、使它產生滑動摩擦力的物體，即相對于施力物體。如圖3所示，在長木板A上放著一塊木板B，當長木板A在拉力F的作用下向右做加速運動時，木板B隨長木板A一起向運動，但木板B的速度v小于A的速度v。這種情況下，木板B受的摩擦力的方向，就與其運動方向相同。因為雖然木塊B的運動方向是向右的，但它相對于長木板A的運動方向卻是向左的。

四、認為靜止的物體不可能受滑動摩擦力的作用。

造成這一錯誤認識的原因在于通常我們說一個物體是靜止的，都是相對于地面參考系而言的，而滑動摩擦力是在兩個相對運動物體間產生的。例如圖4所示，有一固定在地面上的木板A，上面放一個重G=10N的物體B，并在F=6N的拉力作用下運動。若A、B間的動摩擦因數μ=0.5，問:B對A是什么摩擦力，其大小是多大?這里木板A雖然是靜止的，但相對于物體B卻是運動的，故B對A的作用力是滑動摩擦力，其大小F=μF=5N。

總之，造成以上錯誤認識的根本原因是學生對滑動摩擦力概念的理解不夠全面、不夠深刻，沒有對研究的對象加以認真分析。只有深刻理解滑動摩擦力的“阻礙物體相對運動”，學生才能在分析有關滑動摩擦力問題時不出錯。