關(guān)于新課程中摩擦力突變的思考

陳麗翠

摘 要：受力情況決定運(yùn)動(dòng)情況，因此受力分析在運(yùn)動(dòng)學(xué)中是必不可少的，在重力、彈力、摩擦力三種性質(zhì)的力的教學(xué)中，學(xué)生最難理解和分析的就是摩擦力了。而在摩擦力的教學(xué)中，靜摩擦力部分是學(xué)生最難學(xué)懂、學(xué)會(huì)的內(nèi)容了。學(xué)生對(duì)摩擦力的產(chǎn)生條件及方向的判斷模糊不清，導(dǎo)致對(duì)是否存在摩擦力及摩擦力的方向判斷存在困難。例如，物體在皮帶的帶動(dòng)下做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體加速到與皮帶的速度相同時(shí)，物體此后做什么運(yùn)動(dòng)？對(duì)此分析，學(xué)生存在困難。

關(guān)鍵詞：新課程；摩擦力突變；傳送帶；思考

力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以，正確的受力分析是正確判斷物體運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)鍵。力分析中關(guān)鍵是注意摩擦力的突變，特別是發(fā)生在物體的速度與傳送帶相同時(shí)。

現(xiàn)以傳送帶為例，將傳送帶常見(jiàn)的幾種模型歸納如下，闡述解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法，找出解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。

一、水平放置的傳送帶

物體剛放到A端時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)，所以物體受到水平向右的滑動(dòng)摩擦力，在滑動(dòng)摩擦力的作用下向前做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，學(xué)生不難判斷出當(dāng)加速到與皮帶的速度相等時(shí)，還未到達(dá)B端，此后物體相對(duì)皮帶靜止，沒(méi)受摩擦力的作用，以2 m/s的速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。

二、傾斜放置的傳送帶

傾斜放置的傳送帶相對(duì)水平放置的傳送帶來(lái)說(shuō)，學(xué)生解決這類(lèi)問(wèn)題，摩擦力的分析感覺(jué)難度較大，所以導(dǎo)致無(wú)法正確判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。

例如：傳送帶與地面成夾角θ=37°，以10 m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端輕輕地放一個(gè)質(zhì)量m=0.5 kg的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，已知傳送帶AB的長(zhǎng)度L=16 m，則物體從A到B需要的時(shí)間為多少？

由于受到定性思維的影響，平時(shí)常遇到物體在斜面上時(shí)受到的摩擦力沿斜面向上，因此誤認(rèn)為只要物體放在傾斜的傳送帶上受到的摩擦力也一定沿斜面向上，所以導(dǎo)致解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí)常判斷出錯(cuò)。授課中一定要強(qiáng)調(diào)物體放在傳送帶上后，開(kāi)始階段與傳送帶接觸處的速度斜向下，物體相對(duì)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，所以物體受到向下的滑動(dòng)摩擦力；因此物體由靜止開(kāi)始斜向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖（a）所示。當(dāng)物體加速到與傳送帶的速度相等時(shí)，還未運(yùn)動(dòng)到B端。

由于當(dāng)物體加速到與傳送帶的速度相等時(shí)，摩擦力的大小和方向可以突變，所以此后物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況的判斷則更是難上加難。因此引導(dǎo)學(xué)生解決此類(lèi)問(wèn)題的突破口是應(yīng)判斷mgsinθ與Fmax=μmgcosθ的關(guān)系，若mgsinθ>Fmax=μmgcosθ，則物體與皮帶仍繼續(xù)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，相對(duì)皮帶向下滑動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，沿斜面向上，方向發(fā)生改變但是大小未發(fā)生改變，受力分析如圖（b）所示。所以物體將繼續(xù)沿斜面向下加速到B端；若mgsinθ≤Fmax=μmgcosθ，此后物體相對(duì)皮帶靜止，但有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以受到沿斜面向上的靜摩擦力的作用，摩擦力的大小和方向均發(fā)生變化，此后物體一直勻速運(yùn)動(dòng)到B端。

摩擦力的學(xué)習(xí)，與其他任何一個(gè)概念的學(xué)習(xí)一樣，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在這里只是以傳送帶為例來(lái)闡述個(gè)人的一點(diǎn)心得。遵循認(rèn)知規(guī)律，緊密結(jié)合教材的特點(diǎn)，才能使學(xué)生理解并逐步深化摩擦力的規(guī)律，從而達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。

（作者單位 福建省泉州市德化縣第一中學(xué)）