对一个有关摩擦力现象解释的质疑

赵和平

(浙江省象山中学 浙江 宁波 315700)

1 提出问题

在上“摩擦力”一节课时，经常会用到这样的引入，如图1所示，两本相同的物理课本A和B，逐页交叉叠放在一起，两学生用力对拉，很难拉开.

图1

对这一现象的解释大多如下，设每张纸的质量为m，每本书均有n页，纸张之间的摩擦因数为μ，纸张之间的压力大小等于其上面纸张的重力，那么，使两本书分开需要的最小拉力为

F=f1+f2+……+fn=

μmg+μ2mg+……+μ2nmg=

μn+2n2mg

(1)

因为一本书的页码很多，即n很大，所以要使两本书分开需要的拉力就很大[1].

2 疑问

《物理·必修1》课本约为100页，质量约为0.3 kg，纸张之间的摩擦因数约为0.3，将这些数据代入式(1)，F约为180 N.这样看来，一般男生的力气足以使其分开.可见，上述解释与实际情况不符.问题出在哪里了呢？

3 分析问题

3.1 竖直放置对拉

如果书本页面竖直放置，如图2所示，重力就不会导致纸张之间存在压力，按照上面解释，使两本书分开就应该非常容易.实验结果则不是这样，越是用力握紧两本书对拉，越难使其分开，这说明，纸张之间压力的主要来源并非书本受到的重力.

图2

3.2 从两最小侧面对拉

如果改变手拿书的位置，使双手压着书本的两个最小侧面，如图3所示，再次让两学生对拉，结果很容易使两本书分开.比较以上3种拉书的方式，不难得出，纸张之间压力的主要来源是手对书本的压力.前面两种拉书本的方式中，两学生越用力，手对书的压力越大，纸张之间的压力就越大，两本书就越难分开.

图3

3.3 其他方式对拉

除了第三种方式容易把书分开以外，还有其他的方法.比如，在手压书本正面对拉的同时，只需沿着纸张页面吹气，也很容易使两本书分开.当纸张逐页叠放时挤出了纸张之间的部分气体，这样由于大气压强存在，纸张之间也会产生一定压力.此时沿着页面吹气，补充了纸张之间的气体，从而，减小了纸张之间的压力，使得对拉两本书容易分开，说明压力来源还与大气压力有关.

4 结论

页面之间的压力并非全部由书本的重力导致，使得纸张之间产生压力的主要因素是手对书本的挤压、大气压强，所以通常的解释不恰当.

参考文献

1 刘庆红.加强中学物理实验教学提高学生综合素质和能力.品牌(理论版) ,2010(10)