摩擦力教學的重點與難點

朱曉剛（江西工程學院，江西 新余 338029）

摩擦是自然界普遍存在的物理現象，摩擦力是很重要的力之一，對我們的日常生活和生產影響很大。在中等職業學校的物理教材中，關于摩擦力的篇幅并不長，給基礎本來就較弱的中職學生的學習帶來了一定的難度。這就要求教師精心備課，認真組織教學。筆者認為，在備課和授課過程中，要突出以下三個方面：

一、摩擦力的定義及產生條件。

1、摩擦力：兩個互相接觸的物體，當它們要發生或已經發生相對運動時，就會在接觸面上產生一種阻礙相對運動的力,這種力就叫做摩擦力。

學習物理課程，對概念的理解和把握很關鍵。在解釋定義時，要抓住兩點：①兩物體要直接接觸②兩物體之間存在相對運動或有相對運動的趨勢。

圖二

圖三

圖四

圖五

上圖一至五所示，物體B放在粗糙的水平面上，物體A放在物體B上，物體A相對物體B都是靜止的。由于物體A沒有與水平面直接接觸，所以物體A與水平面之間不可能存在摩擦力。

圖一物體B、A在水平面上靜止不動，因而物體B與水平面之間、物體A與物體B之間不存在相對運動趨勢，所以兩處不存在摩擦力。

圖二在物體B上作用一水平力，但物體B仍保持靜止。此時，物體B與水平面之間有相對運動趨勢，因而它們之間存在有摩擦力；物體A與物體B之間不存在相對運動趨勢，因而它們在接觸處沒有摩擦力。

圖三物體B在水平力的作用下與物體A一起做勻速直線運動。此時，B與水平面間有相對運動，因而存在摩擦力；因為是與B一起做勻速直線運動，所以物體A相對于物體B沒有相對運動趨勢，因而它們之間沒有摩擦力。

圖四物體B在水平力的作用下帶動A一起做加速運動，圖五物體B在水平力的作用下帶動A一起做減速運動。物體A由于慣性相對B在圖四中有向左運動的趨勢，在圖五中則有向右運動的趨勢，因而這兩種情況下A、B之間有摩擦力存在。

2、產生摩擦力的必備條件。通過對摩擦力定義的解釋和對上述例題的分析，可以得到物體之間產生摩擦力，必須要具備以下三個條件：第一物體間相互接觸、擠壓；第二物體間有相對運動趨勢或相對運動；第三接觸面不光滑。

二、摩擦力的方向判定

摩擦力的方向:與接觸面相切，并且跟物體相對運動或相對運動趨勢方向相反．

對于存在相對滑動的情況，即滑動摩擦力的方向容易判定，它阻礙物體的運動，所以它與物體的運動方向相反。對于存在相對滑動趨勢的情況，即靜摩擦力的方向判定，則是一個難點。

1、滑動摩擦力的方向判定：

圖三、圖四和圖五中，物體B在水平面上向右滑動，在物體B與水平面間，物體B 所受滑動摩擦力的方向與運動方向相反，即方向向左。即滑動摩擦力的方向與物體的運動方向相反。

2、靜摩擦力的方向判定：

對于圖二，因物體B在水平力的作用下有向右運動的趨勢，所以在物體B與水平面之間，物體B所受的靜摩擦力的方向與其相對運動趨勢的方向相反，即方向向左。

在圖四中，物體A與物體B一起向右做加速運動，由于慣性，A相對于B有向左運動的趨勢，所以在A、B接觸面間，A物體所受的靜摩擦力的方向向右；圖五中，物體A與物體B一起向右做減速運動，由于慣性，A相對于B有向右運動的趨勢，所以在A、

B接觸面間，A物體所受的靜摩擦力的方向向左。

圖六

圖七

圖六所示，重量為G的物體放在傾角為α的斜面上處于靜止狀態。該物體在下滑力Gsinα的作用下有向下滑動的趨勢，所以物體與斜面間的摩擦力平行于斜面向上。

圖七所示重量為G的物體M在平行于斜面向上的力F作用下保持靜止狀態。此時物體與斜面間是否存在摩擦力，摩擦力方向如何就要分以下三種情況進行具體分析：

①當作用力F

②當作用力F=Gsinα時，下滑力Gsinα與作用力F構成平衡，因而物體與斜面間不存在摩擦力；

③當作用力F>Gsinα時，作用力F克服下滑力Gsinα使物體有沿向斜面向上滑動的趨勢，因而此時摩擦力的方向沿斜面向下。

由上述分析可知：滑動摩擦力的方向，與物體的運動方向相反；靜摩擦力的方向，可由物體相對運動趨勢或由二力平衡知識來確定，與相對運動趨勢的方向相反．

三、摩擦力的大小確定:

滑動摩擦力的大小確定比較容易，靜摩擦力的大小確定則又是一個難點。

1、滑動摩擦力大小的確定：滑動摩擦力大小的計算公式為

f =μN

從計算式可以看出：滑動摩擦力的大小只與滑動摩擦因數μ和接觸面間的正壓力N兩個因素有關，與其他因素無關。滑動摩擦因數μ值跟互相接觸的兩個物體的材料和兩物體的接觸面的情況有關。圖三、圖四、圖五三圖中，只要兩物體的重量相同，物體B與水平面的材料和接觸面的粗糙程度相同，那么不管它們是做勻速運動、加速運動還是減速運動，物體B與水平面間的摩擦力大小都是 f =μN =μ(GA+GB)。

如圖八所示，重量為G的物體放置在傾角為β的斜面上在水平力F1的作用下沿斜面向上運動，物體與斜面間的動摩擦因數為μ。物體的受力分析如圖九所示。圖十為將圖九中G和F1進行正交分解后得到的受力圖。則物體對斜面的正壓力N=GCOSβ+F1sinβ，物體在斜面上所受的摩擦力f =μN=μ(GCOSβ+F1sinβ),f的方向沿斜面向下。

2、靜摩擦力大小的確定：靜摩擦力是兩物體有相對運動趨勢時存在的摩擦力。它的大小會發生變化。它不能按公式f =μN來計算，而要根據力的平衡方程來求解。

圖十一

如圖十一所示，重量為G的物體放在水平面上，在外力F的作用下保持靜止。當外力為0時，物體與水平面間的摩擦力為0；當F逐漸增大時，物體所受的靜摩擦力也隨之逐漸增大，根據二力平衡，物體所受摩擦力大小與外力的大小相等。當F增大到一定限度時，物體就不能保持靜止而在水平面上開始滑動。這個最大限度的靜摩擦力叫做最大靜摩擦力。最大靜摩擦力等于靜摩擦因數乘以正壓力。即fmax=μ靜N。滑動摩擦力的大小小于最大靜摩擦力，但一般情況下認為兩者相等。