产生静摩擦力的两个物体一定相对静止吗

李常明

(凤凰县高级中学 湖南 凤凰 416200)

1 提出问题

在讲授高中静摩擦力的概念时，许多教师会向学生强调：“受静摩擦力的物体一定是静止的”这种说法是错误的，原因是没有指定参考系，只能根据教材上的摩擦力概念，加上“相对”二字，即“产生静摩擦力的两个物体一定是相对静止的”这才是正确的.但是，汽车在不打滑的情况下，驱动轮所受的摩擦力为静摩擦力，而此时受静摩擦力的物体——汽车相对施力物体地面却是运动的，即“产生静摩擦力的两个物体一定是相对静止的”却是错误的.该如何向学生解释呢？

2 分析探究

从概念上讲，仔细阅读一下人教版的教材会发现，人教版上关于摩擦力的说法虽然是“摩擦力产生在相互接触的两个物体之间”，但是，在下面紧接着有一个注释：物体要能看成质点.在分析摩擦力方向时，如果不能看成质点，则摩擦力更准确地表述为：摩擦力产生在相互接触的两个表面之间.只是高中物理教材为降低难度，有意避开了不能看成质点的情况，从而将“表面之间”直接说成“物体之间”.

图1

根据摩擦力概念，在分析汽车驱动轮不打滑情况下摩擦力的方向时，汽车不能看成质点.现将汽车的局部驱动轮放大，如图1所示.此时的施力者不是整个地面，应该是轮胎与地面接触处地面上很小的点A，受力者不是整个汽车，应该是轮胎与地面接触处轮胎上很小的点1.从点1开始沿汽车前进方向，把驱动车轮的圆周长2πr分成n等分(n足够大)，依次记为2，3，4，….地面上从点A开始沿汽车前进方向，把与驱动车轮的圆周长2πr对应的直线轨迹分成与之对应的n等分，依次记为B，C，D，….则下一时刻的施力者为点B，受力者为点2；再下一时刻的施力者为点C，受力者为点3；……在这种情况下汽车的前进，不是受力的作用点在力的作用时间内发生位移实现的，而是受力作用点随时间的增加而不断变换实现的.每个时刻对于驱动轮与地面相互接触的两个点之间仍然是相对静止的，即在不打滑的情况下，汽车驱动轮所受的摩擦力为静摩擦力.

如果学生对上面的分析还是不能很好地理解，还可以想象冬天里一种极端的情形来帮助理解，即汽车陷在雪地里根本不能前进，司机加大油门，驱动轮在雪地里打滑，这时驱动轮和雪地之间的摩擦力才是滑动摩擦力.反之汽车驱动轮在不打滑的情况下，驱动轮所受的摩擦力为静摩擦力.

3 综合结论

当分析摩擦力的方向时，物体能看成质点，产生静摩擦力的两个物体一定是相对静止的是正确的；物体不能看成质点，从高中要求看，产生静摩擦力的两个物体一定是相对静止的是错误的，但从大学要求看，接触面处两者仍然是相对静止的.为了做到教学的严谨性，在讲解摩擦力的方向时，别忘了提醒学生将物体能看成质点这一条件.