高中物理摩擦力問題的分析思路

蘇寶軍

摘要：摩擦力是高中物理相當(dāng)重要的一部分知識，與摩擦力相關(guān)問題的分析是教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)。本文以提高高中物理摩擦力學(xué)習(xí)效果為目的，從當(dāng)前摩擦力學(xué)習(xí)現(xiàn)狀入手，結(jié)合摩擦力類型、摩擦力方向、摩擦力大小等問題探索了摩擦力分析思路，為學(xué)生學(xué)習(xí)摩擦力及解決相關(guān)問題提供借鑒。

關(guān)鍵詞：摩擦力；高中物理；分析思路；摩擦力大小

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1578（2018）03-0206-01

摩擦力作為高中物理課程的重要內(nèi)容，對于摩擦力問題的分析是最難的部分，也是最容易出錯的地方，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常常感覺很吃力。究其原因，主要在于問題分析思路出現(xiàn)偏差，沒有找到有效的解題思路。因此，有必要結(jié)合摩擦力類型、大小、方向等問題進(jìn)行摩擦力問題分析思路分析，總結(jié)解題經(jīng)驗(yàn)與思路。

1.高中物理摩擦力學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

摩擦力是物理力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)的一種力，它的形成相當(dāng)抽象，高中生學(xué)習(xí)起來比較困難。盡管初中階段也學(xué)習(xí)過摩擦力，但是對于滾動摩擦、滑動摩擦、靜摩擦力等知識只是粗淺的認(rèn)識，很多摩擦力問題都沒有深入探討。所以高中學(xué)習(xí)過程中，很多學(xué)生對摩擦力的存在與否，以及摩擦力的方向、大小等問題分析都很困難。特別是部分學(xué)生做習(xí)題時經(jīng)常忘記摩擦力做功情況，造成解題思路出錯，最終無法得到正確答案。做摩擦力習(xí)題時，掌握正確解題思路是分析問題的關(guān)鍵，也是問題解答正確與否的關(guān)鍵。由此可知，掌握問題分析思路是解決摩擦力有關(guān)問題的決定性因素。

2.高中物理摩擦力問題分析思路探索

2.1 摩擦力類型分析

高中物理學(xué)科的摩擦力主要涉及滑動摩擦力、靜摩擦力，二者區(qū)別較大，學(xué)生相對比較容易分析判斷。區(qū)分摩擦力類型時，主要分析物體所受的摩擦力情況，以此判斷產(chǎn)生的摩擦力是哪一種摩擦力。滑動摩擦力是物體之間相對運(yùn)動時產(chǎn)生的力，分析判斷依據(jù)主要看是否發(fā)生運(yùn)動；靜摩擦力是物體在靜止?fàn)顟B(tài)下因相對運(yùn)動趨勢而產(chǎn)生的力，若物體處于這種狀態(tài)則可以判斷物體受到的是靜摩擦力[1]。

2.2 摩擦力方向分析

對于摩擦力的方向，物理課本其實(shí)已經(jīng)給出了明確的分析判斷標(biāo)準(zhǔn)。滑動摩擦力方向與物體相對運(yùn)動方向相反；靜摩擦力方向與物體間的相對運(yùn)動趨勢相反[2]。盡管如此，學(xué)生也做此類習(xí)題時依然難以做出準(zhǔn)確的分析判斷，主要原因在于不能明確判斷動靜關(guān)系，對相對運(yùn)動的雙方也難以判斷，進(jìn)而提升問題解決難度。為了高效、準(zhǔn)確的分析判斷摩擦力方向，學(xué)生可以通過摩擦力實(shí)際作用效果加以分析。摩擦力作用效果包括兩種情況，一種是幫助物體運(yùn)動的效果，另一種是妨礙物體運(yùn)動的效果，以這兩種效果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)更容易分析出摩擦力方向。

如，一個小的長方向木塊放置在玩具車上，玩具車在人的推動下以加速運(yùn)動向前行駛，木塊跟隨玩具車運(yùn)動，請分析木塊受到的摩擦力方向。根據(jù)題目可知木塊與玩具車之間沒有發(fā)生相對運(yùn)動，二者同時進(jìn)行加速運(yùn)動。與此同時，木塊與在玩具車加速運(yùn)動過程中發(fā)生了與運(yùn)動方向相反的運(yùn)動趨勢，因此可以分析判斷出木塊受到的摩擦力為靜摩擦力，其運(yùn)動方向與玩具車運(yùn)動方向相反。很多學(xué)生在這一分析過程中經(jīng)常遇到很多誤區(qū)，如木塊與玩具車之間沒有發(fā)生相對運(yùn)動，認(rèn)為不存在摩擦力；對摩擦力方向的分析潘判斷不準(zhǔn)。針對以上誤區(qū)，應(yīng)明確分析思路，找準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn)。首先，對靜摩擦力、滑動摩擦力的概念有準(zhǔn)確認(rèn)知，然后結(jié)合這些知識分析木塊與玩具車之間的摩擦力類型，再加以分析摩擦力方向。此外，還應(yīng)注意一點(diǎn)，摩擦力與阻力不同，二者不同劃等號，避免對摩擦力方向分析出現(xiàn)差錯。

2.3 摩擦力大小分析

分析摩擦力大小時，先根據(jù)已知或潛在條件等分析確定摩擦力類型。如果屬于滑動摩擦力，運(yùn)用摩擦力公式計(jì)算摩擦力大小；如果屬于靜摩擦力，運(yùn)用二力平衡公式計(jì)算摩擦力大小[3]。

如，水泥地面上有一個木箱，其質(zhì)量為40N。木箱與水泥地面之間的摩擦因數(shù)為0.5。同時，二者之間的最大滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小一致，在水平方向向木箱施加不同的力，分別為10N、15N和30N，求木箱承受的摩擦力大小是多少？根據(jù)題目的已知條件，把40N和0.5引入f=μN(yùn)，計(jì)算得出木箱所承受的滑動摩擦力大小為20No同時，題目明確指出最大滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小一致，那么靜摩擦力也應(yīng)是20N。所以，要使木箱在水泥地面上進(jìn)行水平方向運(yùn)動，施加在木箱上的力至少為20N。基于這樣的結(jié)果，可知木箱在10N、15N的力作用下發(fā)生是靜摩擦力，而在30N的力作用下則是的滑動摩擦力。分析判斷出摩擦力類型后，再利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)公式得出木箱在10N、15N和30N的力推動下的摩擦力大小。在分析過程中，必須清楚木塊的最大靜摩擦力大于其所受到的不同靜摩擦力大小，而實(shí)際物體運(yùn)動中可以把物體所受到的最大靜摩擦力當(dāng)作互動摩擦力。只要學(xué)生把握住這兩點(diǎn)，分析思路就清楚了，問題便能迎刃而解。

3.結(jié)語

綜上所述，高中物理摩擦力的類型、方向及大小等問題是常見的習(xí)題，要求學(xué)生具備的扎實(shí)的摩擦力知識基礎(chǔ)，掌握正確的問題分析思路。實(shí)際解題時，學(xué)生要基于學(xué)到的物理知識去分析判斷，善于總結(jié)解題思維與方法，歸納總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷優(yōu)化解題思路，降低解題難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]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(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018，23（10）43-44.

[2]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，2017，42（22）：182.

[3]凌右泉.高中物理摩擦力做功的常見問題分享[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2016，38（23）：221.