高中物理摩擦力問題的解決策略

摘 要：力學是高中物理知識體系的重要構成，摩擦力是力學中研究的重要對象.高中物理中有關摩擦力問題的考查較為常見.立足高中物理摩擦力部分教學實踐，對相關的摩擦力問題進行整理，提煉出了運用假設法、圖像（圖示）法、整體與隔離法和極限法四種

解答摩擦力問題的策略，并結合具體問題展示這些策略的針對性運用，以供參考.

關鍵詞：高中物理；摩擦力；解決策略

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）04-0116-03

摩擦力產生于兩個物體接觸并擠壓，發生相對運動或具有相對運動趨勢的情境中[1].摩擦力的產生情境較為復雜和抽象，是學生高中物理學習的難點.不少學生在解答摩擦力問題時沒有思路，不知道如何突破，導致高中物理學習成績提升緩慢，影響學習的自信心.針對這一情況，教師應注重傳授解決摩擦力問題的常用策略，促進學生對摩擦力問題解題能力的提升.

1 假設法

假設法是一種常用的推理方法，用于檢驗某一情境是否符合實際.在解決高中物理摩擦力問題時，如判斷物體是否受到摩擦力或者不明確摩擦力的方向時，可以先假設一種可能性，而后

對物體進行受力分析，結合物體的受力情況以及所處的狀態，判斷是否符合實際，

以此來反推假設正確與否.

例1 如圖1，一傾角分別為53°和37°的直角斜面放置在水平面上.使用不可伸長的細線將質量均為m的滑塊A和B連接在一起，經過直角處的光滑定滑輪置于兩側，細線和兩斜面均平行.其中滑塊A和斜面的動摩擦因數為0.5，滑塊B光滑.起初用手按住滑塊A使兩滑塊靜止，則松手后（整個過程斜面體保持靜止不動，最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等）（" ）.

A.兩滑塊均靜止不動

B.滑塊A沿斜面向下加速運動

C.地面受到方向向左的摩擦力

D.地面受到方向向右的摩擦力

解析 松手后由于滑塊B是光滑的，不受摩擦力作用，因此，其重力沿著斜面的分力必然會給細繩產生拉伸的作用.根據細繩可以傳遞力的這一特性，可以得出滑塊A受到細繩的拉的作用.但是由于滑塊A受到摩擦力的方向和大小并不確定，可以采用假設法進行受力分析，根據假設、推理得出的結果做出判斷.

假設松手后兩滑塊均保持靜止，對滑塊B進行受力分析，設受到細線的拉力為FT，在沿斜面方向受力平衡，得到FT=mgsin37°；對滑塊A進行受力分析，沿斜面方向受到重力沿斜面的分力mgsin53°、繩子的拉力FT和摩擦力f，三力平衡，由于mgsin53°=0.8mg，FT=mgsin37°=0.6mg，則滑塊A受到的靜摩擦力f=0.8mg-0.6mg=0.2mg.滑塊A受到的最大靜摩擦力fmax=μmgcos53°=0.3mg，flt;fmax，表明滑塊A處于靜止狀態，假設成立.從整體來看，直角斜面在水平方向上不受力，不會受到地面的摩擦力.所以A項正確.

2 圖像法

物理學科中對物體受力以及運動狀態的描述，除運用文字、數據等外，還可以運用圖像[2].通過給圖像的坐標軸賦予不同的含義，運用圖像可以更為直觀地對物體的相關參數及其之間的關系進行展現.正因如此，圖像法成為分析、解決物理問題的重要方法之一.在解答高中物理摩擦力問題時，教師應通過引導，提高學生運用圖像法解題的意識，如從圖像視角進行摩擦力基礎知識的講解，圍繞習題與學生一起分析、搭建物理與數學知識間的橋梁，從圖像中探尋解決物理問題的突破口，使學生感受運用圖像法解題的過程以及便利之處，獲得運用圖像法解題的經驗與技能.

解析 解答該題在于能夠讀懂圖像，根據題意尋找出臨界條件.觀察所給圖像可以看到平板傾角為q時半球所受平板的摩擦力發生突變.據此，對半球進行受力分析，聯系數學知識，結合對應的圖像做出判斷.

3 整體與隔離法

物理學科研究的對象較多，既有單一的物體，也有相互連接的物體組成的整體.對于一個整體，看似較為復雜，各構成部分受力情況各有不同，但是各個構成部分的狀態往往與整體的狀態是一致的.認識到這一點，分析高中物理摩擦力問題就有了明確的思路，即根據需要

研究整體的受力情況，并通過隔離研究構成部分的受力情況，以達到順利解題的目的.這種分析問題的方法就是整體與隔離法.

例3 如圖4所示，物塊A、B的質量分別為2 kg、0.5 kg，通過和地面平行的細線相連接，細線伸長且無張力.兩個物塊和地面的動摩擦因數均為0.5.現在使用一大小為3 N，水平向右的力F拉物塊B.重力加速度g為10 m/s2，最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等，則（" ）.

A.兩物塊一起向右做勻加速直線運動B.細線上的拉力大小為0.5 N

C.物塊A和地面間的摩擦力大小為3 N

D.物塊A和地面間的摩擦力大小為0.6 N

解析 物塊A、B通過細線連接，構成一個整體，解題時可以采用整體法比較系統的最大靜摩擦力大小和F的大小關系，以判斷兩個物塊是否運動.依據得出結論，采用隔離法分別對物塊B和物塊A進行受力分析，問題便迎刃而解.

由f=μ（mA+mB）g=0.5×2.5 kg×10 m/s2=12.5 Ngt;3N，兩個物塊均靜止.而后將物塊B隔離出來進行分析，fB=μmBg=0.5×0.5kg×10m/s2=2.5Nlt;3N，表明物塊B受到細繩向左的拉力T=F-fB=3N-2.5N=0.5N.由于物塊A靜止，其受到細繩向右大小為0.5 N的拉力，因此，物塊A受到的摩擦力方向向左，大小為0.5 N.所以選擇B項正確.

4 極限法

極限法在物理學科中有著廣泛的應用，通過極端考慮事物的狀態，達到揭示潛在規律，順利解決問題的目的[3].高中物理摩擦力問題較為抽象，采用極限法進行分析往往可以事半功倍.

教學中，教師應注重為學生介紹極限法，使學生掌握運用極限法分析問題的精髓.同時，依托具體的摩擦力問題情境，進行極限法運用的解題展示，使學生通過觀察、總結、反思，真正地理解和掌握.

例4 如圖5，在粗糙水平面上靜止放置質量均為m的小物塊A、B，兩物塊與地面的動摩擦因數相同.夾角為α的兩根等長輕桿一端通過光滑鉸鏈連接在O處，另一端分別通過光滑鉸鏈和小物塊A、B相連.在O處施加豎直向下的壓力.物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.

（1）兩物塊與水平面的動摩擦因數為μ，在O處施加的壓力大小為F時，求物塊A受到地面最大靜摩擦力大小.

（2）若α=74°，無論在O處施加

多大的壓力，均不能使物塊A、B與水平面間發生相對滑動，求物塊與水平面間動摩擦因數需要滿足的條件.

解析 通過力的分解明確每個物塊受到的力.同時，根據要求的問題構建對應的物理方程，采用極限法考慮對應參數，獲得最終結果.

5 結束語

綜上所述，高中物理中摩擦力問題情境較為復雜，針對不同情境采取針對性的解決策略，可以確保問題成功解決.教學中，教師應注重上述策略的系統講解，使學生掌握扎實的理論，并積極創設問題情境，組織學生進行上述策略的應用訓練，使學生在應用中獲得深刻的理解，不斷提高應用的靈活性.

參考文獻：

［1］何建龍.高中物理實驗教學中培養學生科學素養的策略思考：以“摩擦力”為例[J].高考，2024（18）：105-107.

[2] 龔財.高中物理“摩擦力”問題的幾個復習要點[J].數理天地（高中版），2024（12）：6-7.

[3] 郭強.高中摩擦力教學難點成因及對策[J].數理化解題研究，2023（30）：77-79.