淺談“摩擦力”的教學研究

宋偉

【摘要】摩擦力是相互接觸的物體作相對運動，或有相對運動的趨勢時產生阻礙相對運動的作用力，摩擦力的教學是中學物理的一個重要內容，也是教學難點之一。如何合理地運用各種教學方法和教學手段幫助學生正確認識摩擦現象和摩擦力？本文對此提出個人的一些看法，供參考。

【關鍵詞】物理教學 中學物理 摩擦力 教學研究

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0177-01

一、摩擦力教學中常見的教學問題

從我國中學物理學科的課程設置來看，力學部分是中學生較先學習的物理知識，而摩擦力的知識是力學中的重點，也是難點。筆者通過近幾年的教學經驗總結出摩擦力教學中常會遇到的問題以及解決辦法：

（1）學生經常會受到一些日常生活經驗的干擾。例如：摩擦力總是阻礙物體運動的、只有浮在液面上的物體才受到浮力、同時落下的重物體和輕物體等等。[1]

（2）學生對摩擦力的認識不足。尤其是在摩擦力的方向上經常判斷不準確。

（3）學生的抽象思維能力存在不足。在摩擦力的概念形成過程中，有時研究的對象本身是很抽象的，同時學生又是第一次學習這個概念，如果其中有一步思維受阻，那么對這一概念就理解的不透徹[2]

針對上述教學中常見的問題，下面針對學生如何判斷有無摩擦力及其摩擦力的方向（主要是針對靜摩擦力的方向）進行研究。

二、摩擦力教學的案例分析

下面給出“研究摩擦力”的教學設計案例，進一步明確“靜摩擦力”的有無及方向判斷。要求學生對摩擦力知識掌握有一定基礎。

（一）對最大靜摩擦力的理解

在靜摩擦力中出現的摩擦力稱為靜摩擦力。當切向外力逐漸增大但兩個物體仍保持相對靜止時，靜摩擦力隨著切向外力的增大而增大。但靜摩擦力的增大只能達到某一最大值，當切向外力的大小大于這個最大值時，兩個物體將由相對靜止進入相對滑動狀態，靜摩擦力的這個最大值稱為最大靜摩擦力。最大靜摩擦力的大小與兩個物體接觸面之間的正壓力N成正比，即Fmax=μN。用Fmax表示最大靜摩擦力，N表示正壓力，其中比例常數μ叫作靜摩擦系數，是一個沒有單位的數值。μ和基礎面的材料、光滑粗糙程度、干濕情況等因素有關，而與接觸面的大小無關。

（二）改變滑動摩擦力的方法

滑動摩擦力的大小與兩個物體之間的正壓力及兩個物體的表面粗糙程度有關，壓力越大，表面越粗糙，摩擦力越大。

1.摩擦力的大小與接觸面的壓力大小有關，接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，摩擦力越大。生活中我們有這樣的常識，當自行車車胎氣不足的時候騎起來更費力一些。

2.當正壓力一定時，改變接觸面間的粗糙程度就可以改變摩擦力的大小，如：古代的車，輪和軸之間直接摩擦很容易損壞，現在輪和軸之間有了軸承，減少了摩擦，車快了，而且不容易損壞。鐘表加油可以減少摩擦力，使走時更準確?；鶊錾?，工作人員經常打掃冰面使它平整，可減少摩擦，加快滑冰的速度。

（三）求摩擦力的一般方法

1.條件法

根據靜摩擦力產生的條件來判斷，這是分析靜摩擦力最直接、最簡單的方法。如下圖所示，甲圖中，在粗糙水平面上有一個三角形木塊，在它的兩個粗糙斜面上分別放有兩個質量為m1和m2的小木塊。已知三角形木塊和兩個小木塊都是靜止的，試分析粗糙水平面對三角形木塊的摩擦力。

分析：三角形木塊和兩個小木塊都靜止，則可將三者看成一個整體，如上圖乙所示，整體在豎直方向受到重力和水平面的支持力作用，合力為零；在水平方向沒有受到其他的作用，沒有相對于水平面運動的趨勢，因此粗糙水平面上對三角形木塊沒有靜摩擦力。

2.假設法

假設不存在靜摩擦力，分析物體將會發生怎樣的相對運動，從而確定靜摩擦力的作用效果。如圖所示，桿AB靜止在直角墻上，墻的豎直部分光滑，水平部分粗糙，試分析桿受到的靜摩擦力。

分析：假設桿沒有收到靜摩擦力，那么桿的B端會向右滑動，說明桿的B端收到水平向左的靜摩擦力作用，阻礙桿相對地面向右運動的趨勢。

教學建議如下：

根據以上研究，本人想對摩擦力這課的教學上提供以下建議：

（1）重視科學探究方法在探究摩擦力的有關內容的應用，落實探究過程，強化過程細節。

（2）重視知識與生活實踐的聯系，關注生活實例，學生從實例中找到問題的答案。

（3）重視學生基本能力的培養。

如記錄表格的設計、數據的分析、作圖訓練……提高學生的學習能力。

（4）重視學生參與學習活動的積極性，協調學生之間的差異。

在實際教學中堅持以試驗為“引”，啟發學生的“思”，激發學生的“研”，才能達到培養學生的科學精神，形成正確的世界觀。

在摩擦力的教學中，教師應該注重教學的邏輯性，重視培養學生的科學思維能力，讓學生在解決完問題時獲得榮譽感，同時又進入了一個新的問題，使同學們在不知不覺中翻過了一座座大山。教師應該引導學生去解決問題，訓練并提高學生物體思維能力和解決實際問題的能力。

另外，可以通過實驗更好的幫助學生理解摩擦力，同時通過實驗還可以增加趣味性。本人主張多用實際生活中的各種小實例，以便同學們有更加深刻的體會。

總之，教師在教學過程中，要在同學們扎扎實實掌握住基本知識之后，在運用各種方法解決問題才會得心應手，避免知識和生活經驗混淆。

參考文獻：

[1]李禾雨.淺談摩擦力的探究教學.科學教育家，2008（4）

[2]梁紹榮.普通物理學第一分冊力學[M].高等教育出版社，2003.