物理教学中摩擦力问题浅探

陈友文

摘 要：摩擦力问题是高中物理教学中一个较为难以理解的问题，本文结合教学实践谈了一点对摩擦力问题的认识。

关键词：物理教学；摩擦力；浅探

在高中物理教学中，力学部分的摩擦力问题是一种常见的力学问题，也是容易在解题中困扰学生的重要问题，本文中本人结合自己三十多年的教学实践，谈谈摩擦力的一些常见问题的认识。

一、摩擦力的基本概念

摩擦力是相互接触的两个物体之间有相对滑动或者有相对滑动的趋势时，在他们的接触面上产生的阻碍相对运动趋势或相对运动的力。

1.静摩擦力。当两个相互接触的物体之间有相对运动的趋势而未发生相对运动时，在其接触面上产生阻碍这种运动趋势的力叫静摩擦力。

举例如：1人行走时利用脚板与地面之间的静摩擦力，2车子开动时车子的主动轮（即受发动机直接带动的轮子）依靠与路面间静摩擦力行驶，若静摩擦力不足时，轮子会打滑。

在有些条件下，静摩擦力是一个变化的力，其最大值为最大静摩擦力。若两物体间发生相对滑动，所受外力一定要大于静摩擦力才行。

举例：一个放在地面上的木箱，受到一个水平推力F作用，箱子的运动会怎么样呢？（木箱质量为m，重为G=mg）

分析：

（1）当推力F较小时，木箱没有被推动，这时木箱与地面的静摩擦力跟推力F相抵消。

（2）当推力F增加一点，木箱若还是没有被推动，说明木箱与地面的静摩擦力也增加了，也刚好与推力相抵消。

（3）当推力F增大到一定程度时，木箱被推动，说明推力F大于静摩擦力。同时说明静摩擦力增大达到最大静摩擦力时，就不再增加了，因此静摩擦力的增力是有限度的。

2.滑动摩擦力。当两个相互接触的物体间发生相对运动时，在其接触面上会产生阻碍相对滑动的力叫滑动摩擦力。

滑动摩擦力有计算公式：F=μmg

式中的μ为木箱与地面间的滑动摩擦分析，μ受到哪些因素的影响呢？

回答：①相互接触的两个物体的材料；②是相互接触的两物体的接触面的粗糙程度，一般地滑动摩擦力的大小会略小于最大静摩擦力。

二、摩擦力的利与害

世界上任何事物都是一分为二的，摩擦力对我们即有利的一面，也有害的一面。

（一）有利的一面

1.本文前述的车轮开动和人的行走时是利用了静摩擦力。

2.天空中落下的雨点，下落的过程中因受到空气阻力，落到地面时速度就不会太大，假设没有空气阻力，雨点落下的速度会很大，落在人身上可能会造成严重的伤害。

3.布织好后，组成布的纤维之间因摩擦力使布较为牢固，若没有摩擦力，布就容易散开。

4.天冷了，人可以通过两手摩擦取暖。

5.跳伞运动员可以利用降落伞产生的摩擦阻力而实现安全落地。

（二）有害的一面

1.摩擦容易造成各种机器零件严重磨损。

2.摩擦容易造成能量的损耗，增加机械负荷。

3.摩擦严重的地方可能引起起火燃烧。

4.高速行驶的车辆和飞行的飞机空气阻力会很大。

三、如何减少摩擦阻力

在工程实践中摩擦力往往是有害的，那么如何来减少摩擦造成的损害呢？

1.把接触面做成光滑面，可以适当降低摩擦。

2.加润滑油可以较大程度的减小摩擦。

3.改滑动摩擦为滚动摩擦，凡是能够改成滚动摩擦的尽量改成滚动摩擦，滚动摩擦力远小于滑动摩擦，例如各种机器中广泛使用的轴承就是利用了滚动摩擦。并且在轴承中还要加上润滑油。

4.为了减小车辆的空气阻力，车辆的外形常做成流线形。

四、教学体会

这部分内容往往是学生感到不好理解的，主要表现在对摩擦力的概念，摩擦力的存在与否，摩擦力的方向及變化，如何利用摩擦和克服摩擦问题上，经常产生混淆，具体表现在以下几个方面：

1.对产生摩擦的条件的认识不清。不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，产生的条件有三个：①物体必须相互接触；②两物体之间有压力；③两物体中必须有一个物体受外力作用产生相对滑动或者有相对滑动的趋势。

2.对静摩擦力的概念、弯化规律及方向性的认识不清。静摩擦力产生条件是：当相互接触的两个物体有相对滑动趋势时产生的阻碍相对滑动趋势的力，它的存在总是与物体受到的外力相平衡。只要物体未发生相对滑动，静摩力就一定存在，并且会随着外力的增加而增加，但是它的增加也是有限度的，一旦达到最大静摩力就不再增加了。

静摩擦力是阻力，总是与外力方向相反。

3.滑动摩擦力的计算及方向。

计算公式：f=μFN。

式中：μ是滑动摩擦系数，FN是两物体间的正压力

滑动摩擦力是阻力，当运动方向改变，它的方向也相应的会改变。

4.自行车前后两轮的摩擦力分析。自行车行驶时，后轮是驱动轮，前轮是被动轮，后轮受的摩擦力方向向前，后轮复的摩擦力方向向后，这个问题学生分析起来较难，也容易出错。

以上是本人教学实践中关于摩擦力问题的一点探索，不足之处就予批评指正。