摩擦力教学的重点与难点

朱晓刚（江西工程学院，江西 新余 338029）

摩擦是自然界普遍存在的物理现象，摩擦力是很重要的力之一，对我们的日常生活和生产影响很大。在中等职业学校的物理教材中，关于摩擦力的篇幅并不长，给基础本来就较弱的中职学生的学习带来了一定的难度。这就要求教师精心备课，认真组织教学。笔者认为，在备课和授课过程中，要突出以下三个方面：

一、摩擦力的定义及产生条件。

1、摩擦力：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。

学习物理课程，对概念的理解和把握很关键。在解释定义时，要抓住两点：①两物体要直接接触②两物体之间存在相对运动或有相对运动的趋势。

图二

图三

图四

图五

上图一至五所示，物体B放在粗糙的水平面上，物体A放在物体B上，物体A相对物体B都是静止的。由于物体A没有与水平面直接接触，所以物体A与水平面之间不可能存在摩擦力。

图一物体B、A在水平面上静止不动，因而物体B与水平面之间、物体A与物体B之间不存在相对运动趋势，所以两处不存在摩擦力。

图二在物体B上作用一水平力，但物体B仍保持静止。此时，物体B与水平面之间有相对运动趋势，因而它们之间存在有摩擦力；物体A与物体B之间不存在相对运动趋势，因而它们在接触处没有摩擦力。

图三物体B在水平力的作用下与物体A一起做匀速直线运动。此时，B与水平面间有相对运动，因而存在摩擦力；因为是与B一起做匀速直线运动，所以物体A相对于物体B没有相对运动趋势，因而它们之间没有摩擦力。

图四物体B在水平力的作用下带动A一起做加速运动，图五物体B在水平力的作用下带动A一起做减速运动。物体A由于惯性相对B在图四中有向左运动的趋势，在图五中则有向右运动的趋势，因而这两种情况下A、B之间有摩擦力存在。

2、产生摩擦力的必备条件。通过对摩擦力定义的解释和对上述例题的分析，可以得到物体之间产生摩擦力，必须要具备以下三个条件：第一物体间相互接触、挤压；第二物体间有相对运动趋势或相对运动；第三接触面不光滑。

二、摩擦力的方向判定

摩擦力的方向:与接触面相切，并且跟物体相对运动或相对运动趋势方向相反．

对于存在相对滑动的情况，即滑动摩擦力的方向容易判定，它阻碍物体的运动，所以它与物体的运动方向相反。对于存在相对滑动趋势的情况，即静摩擦力的方向判定，则是一个难点。

1、滑动摩擦力的方向判定：

图三、图四和图五中，物体B在水平面上向右滑动，在物体B与水平面间，物体B 所受滑动摩擦力的方向与运动方向相反，即方向向左。即滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。

2、静摩擦力的方向判定：

对于图二，因物体B在水平力的作用下有向右运动的趋势，所以在物体B与水平面之间，物体B所受的静摩擦力的方向与其相对运动趋势的方向相反，即方向向左。

在图四中，物体A与物体B一起向右做加速运动，由于惯性，A相对于B有向左运动的趋势，所以在A、B接触面间，A物体所受的静摩擦力的方向向右；图五中，物体A与物体B一起向右做减速运动，由于惯性，A相对于B有向右运动的趋势，所以在A、

B接触面间，A物体所受的静摩擦力的方向向左。

图六

图七

图六所示，重量为G的物体放在倾角为α的斜面上处于静止状态。该物体在下滑力Gsinα的作用下有向下滑动的趋势，所以物体与斜面间的摩擦力平行于斜面向上。

图七所示重量为G的物体M在平行于斜面向上的力F作用下保持静止状态。此时物体与斜面间是否存在摩擦力，摩擦力方向如何就要分以下三种情况进行具体分析：

①当作用力F

②当作用力F=Gsinα时，下滑力Gsinα与作用力F构成平衡，因而物体与斜面间不存在摩擦力；

③当作用力F>Gsinα时，作用力F克服下滑力Gsinα使物体有沿向斜面向上滑动的趋势，因而此时摩擦力的方向沿斜面向下。

由上述分析可知：滑动摩擦力的方向，与物体的运动方向相反；静摩擦力的方向，可由物体相对运动趋势或由二力平衡知识来确定，与相对运动趋势的方向相反．

三、摩擦力的大小确定:

滑动摩擦力的大小确定比较容易，静摩擦力的大小确定则又是一个难点。

1、滑动摩擦力大小的确定：滑动摩擦力大小的计算公式为

f =μN

从计算式可以看出：滑动摩擦力的大小只与滑动摩擦因数μ和接触面间的正压力N两个因素有关，与其他因素无关。滑动摩擦因数μ值跟互相接触的两个物体的材料和两物体的接触面的情况有关。图三、图四、图五三图中，只要两物体的重量相同，物体B与水平面的材料和接触面的粗糙程度相同，那么不管它们是做匀速运动、加速运动还是减速运动，物体B与水平面间的摩擦力大小都是 f =μN =μ(GA+GB)。

如图八所示，重量为G的物体放置在倾角为β的斜面上在水平力F1的作用下沿斜面向上运动，物体与斜面间的动摩擦因数为μ。物体的受力分析如图九所示。图十为将图九中G和F1进行正交分解后得到的受力图。则物体对斜面的正压力N=GCOSβ+F1sinβ，物体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、静摩擦力大小的确定：静摩擦力是两物体有相对运动趋势时存在的摩擦力。它的大小会发生变化。它不能按公式f =μN来计算，而要根据力的平衡方程来求解。

图十一

如图十一所示，重量为G的物体放在水平面上，在外力F的作用下保持静止。当外力为0时，物体与水平面间的摩擦力为0；当F逐渐增大时，物体所受的静摩擦力也随之逐渐增大，根据二力平衡，物体所受摩擦力大小与外力的大小相等。当F增大到一定限度时，物体就不能保持静止而在水平面上开始滑动。这个最大限度的静摩擦力叫做最大静摩擦力。最大静摩擦力等于静摩擦因数乘以正压力。即fmax=μ静N。滑动摩擦力的大小小于最大静摩擦力，但一般情况下认为两者相等。