巧设习题 突破静摩擦力教学之难点

吴 俊

(广东省广州市广州大学附属中学物理科 510050)

静摩擦力是高一物理力学学习中一个重点内容，它的性质特殊，变化多端，运用广泛，所以同时是一个难点内容.物理习题不仅仅具备训练学生的作用，巧妙的选择和设计习题，能够帮助学生更好的理解知识点，突破难点.本文针对静摩擦力教学的三个难点，分别设计了相应的例题及变式，力争达到使学生学得轻松、学得扎实、学得高效的教学效果.

一、难点1——认为“受静摩擦力的物体一定是静止的”.

当物体具有相对滑动趋势时，物体间产生的摩擦叫静摩擦力.从静摩擦力的定义中，要认识到静摩擦力的“静”是指研究对象与相接触的物体之间是相对静止，没有相对滑动，但并非绝对静止，即物体是可以运动的.这一点许多同学很容易出错.在学习这个内容时，可以设置概念的辨析题让学生先进行练习，而后结合容易理解的生活例子进行讲解，这样学生的认识就会深刻得多.

例1 关于静摩擦力的说法，下列正确的是( ).

A.受静摩擦力作用的物体一定是静止的；

B.运动的物体可能受到静摩擦力；

C.两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用；

D.两个物体间存在静摩擦力，这两个物体一定是相对静止.

此题目的答案为BD选项.对其进行解析，只需要举一个例子就可以让学生理解清楚.

如图1所示，随传送带一起斜向上匀速运行的煤，受到传送带的静摩擦力作用.

对煤的运动状态进行分析，煤具有相对传送带向下滑动的趋势，但与传送带之间无相对运动，所以，煤所受到的摩擦力为静摩擦力，方向是沿斜面向上.但是，煤相对地面是具有沿斜面向上的速度.可见，运动的煤也可能受到静摩擦力.

但本习题的目的并不是简单的得到答案，所以教师通过举例子使学生能够理解之后，应该要适当总结，提高学生认识的高度，重点就是深化静摩擦力中“静”字的含义.因认识到“静”的含义，可以帮助学生正确判定物体是受到滑动摩擦力，还是静摩擦力，这是我们解决有关摩擦力问题的第一步.于是，在经过此题的练习后，可以设置另外一个情境，考验学生是否真正理解静摩擦力的含义.

例2 一个粉笔盒放在桌面上，一把尺子在粉笔盒的上表面滑过，粉笔盒静止在桌面上不动，请问，尺子对粉笔盒的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力？

这个题目中粉笔盒的运动状态是静止的，如果学生对静摩擦力的“静”字理解不透的话，很容易判断为静摩擦力.利用这个题目，再次强调静摩擦力的“静”是研究对象与接触物体之间相对静止.如果对于程度较好的学生，还可以就此题目继续追问，经过思辨，学生肯定会有更加清晰的认识.

变式1 一个粉笔盒放在桌面上，一把尺子在粉笔盒的上表面滑过，粉笔盒静止在桌面上不动，请问，桌面对粉笔盒是否有摩擦力的作用？如果有的话是静摩擦力还是滑动摩擦力？

解决这个问题，要求学生还能灵活运用二力平衡的知识，故面向的对象应该是学习程度较好，懂得综合应用知识的学生.最后，教师可以与学生一起总结：“受到静摩擦力的物体不一定是静止的；受到滑动摩擦力的物体不一定是运动的.”

二、难点2——认为“静摩擦力总是阻力”

静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍物体间的实际运动，可以是阻力，可以是动力.但学生往往就将摩擦力与阻力等同起来，认为静摩擦力就是阻力.在学生懂得动力与阻力定义的基础上，这个问题的判断实际上就变成关于静摩擦力方向的判断问题，即静摩擦力的方向是否可能与物体的运动方向相同.这个难点可以与难点1联系起来讨论，直接将传送带运送煤的例子改为习题，学生对刚刚分析的情境比较熟悉，方便理解，能够将注意力集中在方向的讨论上.这样，可以达到我们所提倡的使学生学得轻松、学得扎实、学得高效的教学效果.

例3 如图3所示，随传送带一起斜向上匀速运行的煤，下列说法正确的是( ).

A.传送带对煤的静摩擦力方向沿斜面向上；

B.传送带对煤的静摩擦力方向沿斜面向下；

C.传送带对煤的静摩擦力是煤的动力；

D.传送带对煤的静摩擦力是煤的阻力.

此题目的答案为AC选项.首先，教师必须明确告诉学生动力与阻力的定义.然后，结合煤的运动及受力分析得到结论.煤具有相对传送带向下滑动的趋势，所以煤的静摩擦力是沿斜面向上，同时，煤相对地面也是沿斜面向上运动.可见，静摩擦力方向与运动方向相同，为动力.

通过上述的例题分析后，教师应当进行总结：静摩擦力的方向是一定相对运动趋势的方向相反，但有可能与物体的运动方向相同，所以，静摩擦力有可能是动力，也可能是阻力.通过这样的学习过程，学生就会逐渐养成结合例子对物理概念进行辨析的习惯，使得物理概念不再是干巴巴的文字，而是立体化的情境.

三、难点3——理解静摩擦力的大小必须随外界环境的变化而变化

静摩擦力是在相对静止状态产生的力，使物体保持相对静止是静摩擦力的作用效果，所以静摩擦力就必须具有随外力、运动的加速度等变化而变化的性质，即静摩擦力具有随外界因素变化而变化的“可变性”和“被动性”.这是静摩擦力的特殊性质.静摩擦力的这种变化的性质，简单的情形学生是容易理解的，例如：水平面一个物体受到一个水平拉力F保持静止,物体受到静摩擦力f=F，如果F增大，静摩擦力f也随之增大，如果F减少，静摩擦力f也随之减少.但是，情形稍微复杂些，学生就很容易出现错误，原因就是学生的理解还不够深刻，所以可以通过设置例题来帮助学生理解.

例4如图4所示，木块放在水平桌面上，受水平向右的力F1=10N，水平向左的力F2=2N及摩擦力作用下处于静止状态，若撤去F1，则木块受到的摩擦力大小和方向( ).

A.8N方向水平向右

B.6N方向水平向右

C.2N方向水平向右；

D.0N

此题选C.分析题目，撤去F1前，物体所受的摩擦力为静摩擦力，大小为8N，水平向右.撤去F1后，静摩擦力应该随之改变，因为静摩擦力的效果就是保持物体相对静止，此时物体受水平向左的力2N的作用，只需要水平向右2N的摩擦力就可以保证物体保持相对静止.但是，学生常常会孤立起来看问题，认为物体仍然受到摩擦力不变，然后物体会运动起来，有的甚至会用认为原来8N的摩擦力与2N推力作用抵消后，6N即为所受新的摩擦力大小.通过这个例子，目的就是启发学生不能孤立静止地看待静摩擦力的问题，不能总把静摩擦力按恒力来处理，不要先急于计算静摩擦力，要观察条件分析各种影响摩擦力的因素，包括其他力的合力，物体的加速度等等.

同样，对于程度较好的学生，此题仍然可以做变形，从而加深学生对滑动摩擦力与静摩擦力差异的认识.将题目中物体的运动状态做简单改变即可，将木块静止改为匀速运动，题目如下.

变式2木块放在水平桌面上，受水平向右的力F1=10N，水平向左的力F2=2N及摩擦力作用下，水平向右做匀速直线运动，若撤去F1，则木块受到的摩擦力大小和方向( ).

A.8N 方向水平向左

B.6N 方向水平向左

C.2N 方向水平向左

D.0N

此题选A.这个题目仅是物体的运动状态发生了改变，但是情形就完全不同了，此时物体所受的摩擦力不再是静摩擦力，而是滑动摩擦力，两个摩擦力的性质完全不同.通过这个题目，使学生认识到解决此类问题首先必须判断出物体受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力.

同时，加深了学生对两种摩擦力差异的理解，提示学生将所学的内容进行比较，提高学习的效率.

静摩擦力是高中物理力学中的一个教学难点，而且这个知识点会与后续的很多内容相关联，在起始年级奠定学生的扎实基础，对学生在高三的提高加深学习会起到很好的促进作用.