淺談摩擦力

王秀麗

高中物理中的力學貫穿于整個物理學的始終，力學是整個高中物理的基礎，它是重點也是難點。要想學好高中物理，必須學好力學，力學中的難點在于對物體進行受力分析，受力分析的難點在于對摩擦力的分析。

摩擦力分為靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力。高中階段重點分析靜摩擦力和滑動摩擦力。摩擦力這節課的重點是靜摩擦力有無的判斷及大小、方向的確定；滑動摩擦力大小的計算、方向的判斷，難點是靜摩擦力有無的判斷、大小及方向的確定。我通過日常生活中的實例猴子爬桿講靜摩擦力的概念，當猴子向上攀爬時，猴子相對于桿有向下的阻礙猴子發生相對運動趨勢的力，這個力就是桿對猴子的靜摩擦力，當猴子沿桿下滑時，猴子相對于桿向下滑動，桿給猴子一個向上的阻礙猴子發生相對滑動的力，這個就是桿對猴子的滑動摩擦力。通過這個實例就可以輕松地講解摩擦力的概念，同學們比較感興趣，也比較易懂。

對于摩擦力的產生條件，我用層層遞進的方式，把摩擦力產生的四個條件逐步引入。要想判斷兩接觸面見間是否有摩擦力，先看接觸面是否光滑，若接觸面光滑，那么后三個條件就不用看了，兩接觸面間一定無摩擦力；若兩接觸面粗糙，再看兩接觸面間是否有接觸，若兩接觸面不直接接觸，后兩個條件不用看了，兩接觸面間一定無摩擦力，再看第三個條件，兩接觸面間是否有壓力，若兩接觸面間無正壓力，另四個條件不用看了，兩接觸面間一定無摩擦力；若兩接觸面間有正壓力，再看第四個條件兩接觸面是否有相對運動趨勢或相對運動，若兩接觸面間無相對運動趨勢或相對運動，兩接觸面間無摩擦力；若兩接觸面間有相對運動趨勢或相對運動，說明這四個條件同時滿足了，兩接觸面間一定有摩擦力，這就是摩擦力有無判斷方法。

靜摩擦力隨沿相對運動趨勢方向外力的變化而變化，它是一個范圍量，只在零到最大靜摩擦力之間變化，靜摩擦力的大小我們通常根據而力平衡和牛頓運動定律求解。我在講解靜摩擦力方向之前，先教學生判斷靜摩擦力方向之前，先教學生判斷相對運動趨勢的方向，假設接觸面光滑，看物體相對接觸面向哪個方向運動，這個方向就是相對運動趨勢的方向，靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反。比如，人在走路的時候，腳向后蹬，腳相對于地面的相對運動趨勢方向向后，地面給腳一個向前一個向前的靜摩擦力，這個力就是人走路的動力；再如皮帶運輸機從低處往高處運輸貨物時，貨物相對皮帶有沿皮帶斜向下的相對運動趨勢，皮帶給貨物一個斜向上的靜摩擦力，這個力是貨物斜向上運輸的動力。

滑動摩擦力的大小與正壓力成正比，表示為F滑=μFN，教學時一定要強調μ，μ是兩接觸面間的動摩擦因數，它無單位，與接觸面的材料和粗糙程度有關，與接觸面的面積無關。不能說μ與F滑成正比，與FN成反比。應用F滑=μFN計算時，不能認為FN總與G相等，具體情況具體分析。

滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反，“相對”兩字不能丟，相對運動是相對接觸面來說的：滑動摩擦力的方向可以相反。比如，在水平地面上向右滑動的物體，受到地面對它的滑動摩擦力的方向向左，與運動的方向相反。再如，把一個小物塊輕輕放在正在順時針勻速轉動的水平傳送帶上，小物塊相對于傳送帶向右運動，傳送帶給小物塊的滑動摩擦力向右，與小物塊運動方向相同，小物塊受的滑動摩擦力是小物塊向右滑行的動力。

摩擦力是力學的重點，也是難點，在分析摩擦力的時候，容易產生以下誤區。

誤區一：誤認為摩擦力一定是阻力。實際上摩擦力阻礙的是物體間的相對運動，摩擦力不一定是阻力，還可能是動力。如，猴子向上爬桿時受的摩擦力就是動力；再如，人走路時受的摩擦力就是動力。

誤區二；認為只有靜止的物體才受靜摩擦力的作用，受滑動摩擦力的物體一定是運動的。靜摩擦力產生在兩個相對靜止的物體之間，它們可能都運動，比如，汽車加速度前進時，相對于車廂靜止的箱子，受到車廂對箱子向前的靜摩擦力，箱子對車廂產生向后的靜摩擦力；再如，人拉物體在水平面上向前運動時，地面對物體產生向后的滑動摩擦力，同時物體對靜止的地面產生向前的滑動摩擦力的作用。

誤區三：誤認為摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反。實際上，摩擦力與物體發生相對運動趨勢方向或相對運動方向相反，與物體的運動方向可能相同，也可能相反，還可能與物體的運動方向在一條直線上。比如，輕輕放在正在運動的水平傳送帶上的小物塊，受到的滑動摩擦力就與小物塊的運動方向相同；再如，放在繞固定豎直轉軸轉動的水平圓盤上的小物塊，受到的摩擦力時刻指向轉軸與小物塊的運動方向垂直，這個摩擦力提供小物塊隨圓盤一起轉動的向心力。

誤區四：認為物體間的壓力越大，摩擦力就越大。實際上，滑動摩擦力、最大靜摩擦力與物體間的正壓力有關。在接觸面的材料和粗糙程度一定情況下，壓力越大，滑動摩擦力和最大靜摩擦力越大，二靜摩擦力的大小隨物體間相對運動趨勢方向的外力的變化而變化，當增大正壓力時，靜摩擦力不一定增大，可能不變。比如，我們用手拿啤酒瓶靜止時，手對啤酒瓶的靜摩擦力與啤酒瓶的垂力平衡。當我們增大手與啤酒瓶的靜摩擦力不變，這始終與啤酒瓶的垂力平衡。

在教學過程中，一定要從日常生活中實際例子出發，抓住重點和難點，幫助學生走出摩擦力的四個誤區，激發學生學習興趣，為學好力學打下堅實基礎。