浅谈摩擦力的教学Word文件下载.doc
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摩擦力中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦力在许多情形下似乎是“若有若无，方向不定”。
在判断摩擦力是否做功时，必须分清是静摩擦力还是滑动摩擦力，如果是静摩擦力做功时，怎样理解“相对静止”和“相对运动”，动摩擦力又怎样理解“运动”和“相对运动”的关系？
而摩擦力是很常见的力，在生产技术中的应用是很广泛的。
所以，怎样学习摩擦力效果才会更好，我认为应注意以下几个方面：
1、摩擦力的概念
在高一物理课本中，摩擦力的概念是：
两个相互接触的物体在受到外力作用而具有相对运动或相对运动趋势时，在接触面处产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力[1]。
摩擦力又可以分为静摩擦力和滑动摩擦力、滚动摩擦力三类。
在这里讲静摩擦力和滑动摩擦力。
什么叫做静摩擦力？
两个相互接触的物体在受到外力作用而具有相对运动趋势时，物体之间就产生一种阻碍相对滑动的力，它发生在物体的接触外，这种力叫做静摩擦力[2]，静摩擦力的大小由沿水平方向的外力的大小决定，且随外力大小的改变而改变，方向与相对滑动的趋势相反，外力增加至某一数值，物体刚能滑动时，静摩擦力达到极限值，而不再随外力增大而增大，这一极限值叫最大静摩擦力。
当外力小于或等于最大静摩擦力时，物体将保持原来静止状态。
静摩擦力可为零至最大静摩擦力之间的各个数值。
在1781年英国的物理学家库仑（1736——1806）[2] 建立了关于最大静摩擦的近似规律，叫做摩擦定律，其内容如下：
1.1重量和底面的光滑程度相同的物体，在同一平面上的最大静摩擦与接触面的大小无关；
1.2静摩擦的最大值f m与接触面的材料、表面情况、温度等有关；
1.3最大静摩擦力与两个物体互相挤压的正压力N成正比。
实验表明，最大静摩擦力f m的大小与两接触物体间的正压力N的大小成正比，即
f m∝N或f m=μ0N
式中μ0叫做静摩擦力因数，它由相互接触物体的材料和表面情况（如粗糙程度、干湿程度等）决定。
滑动摩擦力是两个互相接触的物体在作相对滑动时，它们的接触面在切向上都要产生一种阻碍物体运动的力，这种力叫做滑动摩擦力 [2]，用符号f表示，摩擦定律也适用于滑动摩擦的规律，其公式为：
f=μN
式中μ为滑动摩擦因数，它也由相互接触物体的材料和表面情况决定，为库仑还建立了两条关于滑动摩擦的规律：
1.3.1滑动磨擦擦的方向和每一个相对运动的物体的速度方向相反；
1.3.2滑动磨擦擦因数μ（在低速时）小于静摩擦因数μ0。
一般情况下，相对于静摩擦力来说，滑动摩擦力还是比较容易确定的，它像一个恒力似的，但有时滑动摩擦力在问题中是一个变化的力，其大小与方向均可改变，这两种摩擦之间也没有绝对的界限，在一定条件下，这两种摩擦也可以相互转换。
2．关于摩擦力是教学中的重点和难点之一，要学好它首先要知道它的产生条件，即可以归纳为八个字“接触、挤压、相对、粗糙”，这样便于记忆、掌握，收到了较好的效果，即：
2.1接触：
即两物体要相互接触；
2.2挤压：
即两物体间要有压力；
A
v
2.3相对：
即两物体间要有相对运动（对应于滑动摩擦力情形），或两物体要有相对运动趋势（对应于静摩擦力的情形）；
2.4粗糙：
即两物体的接触面要粗糙。
图1
这是摩擦力产生的四个必要因素[3]。
如图1、所示，物体A向右运动，接触面光滑，物体A与地面间存在摩擦力吗？
解析：
由题设知，两物体已满足三个条件，而不满足第四个条件，所以这里并不存在摩擦力。
例2、如图2所示，物体A与墙壁刚好接触，在其自由下落过程中，物体A与墙壁间有无摩擦力存在？
（接触面粗糙）
图2
解：
由题意知，两物体已满足三个条件，还有一个条件不满足即两物体间没有弹力，所以摩擦力不存在。
3、关于摩擦力的大小
要确定摩擦力的大小，首先要分清摩擦力的种类：
是静摩擦力、滑动摩擦力还是最大静摩擦力.如果物体处于平衡状态时，可以用平衡力来求摩擦力的大小，是一种较快捷方法，在教材中提到“摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比[1]”的实验及结论，不能全面解释有关问题，例如：
同一个物体在从静止到开始运动的过程中，摩擦力的大小是改变的，它的大小除了跟正压力的大小接触面的粗糙程度有关外，还与作用在物体上的外力大小有关系，而这种过程是平衡状态过程，可用平衡力来解决问题。
若物体处于非平衡状态，（加速或减速运动）时，这种方法显然不再适用，此时，静摩擦力大小只能根据牛顿第二定律求解。
滑动摩擦力大小既可以根据摩擦定律f=μN求解，也可以根据物体运动状态结合牛顿第二定律间接求解，对于最大静摩擦力，也可以用公式f静max=μN求解。
例3、在东北的冬季伐木工作中，许多伐下的木料装在雪橇上，用马拉着雪橇在冰道上滑动，将木料运送上去。
一个有钢制滑板的雪橇，上面装着木料，总重量为4.9×
104N，在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力才能够拉着雪橇匀速前进[1]？
分析：
雪橇（包括木料）在水平方向受到两个力的作用，马对雪橇的拉力F1，冰道对雪橇的滑动摩擦力F2（分析雪橇的受力情况）
从初中学过二力平衡的知识知道，F1和F2大小相等，方向相反，即F1=F2，滑动摩擦力F2的大小可以由F2=μFN求出。
其中FN的大小等于雪橇的总重量G，即FN=G，钢和冰之间的动摩擦因数的数值可在课文的表中查出：
μ=0.02,重量G是已知的，由此可求出F2，进而求出马的拉力F1（运用已学过的知识，把待求量与已知量联系起来）
已知G=4.9×
104N，μ=0.02求拉力F1
F1=F2=μFN=μG代入数字得F1=0.02×
4.9×
104N=980N
马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。
4、关于摩擦力的方向
摩擦力的定义告诉我们：
摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，分析时要紧扣定义，作出正确判断，如图3所示，物体B受到力F的作用，如何判断物体A和物体B所受摩擦力的方向？
因为没有先千诉A、B物体的运动状态，所以分析应分三种情况讨论：
①若A、B均处于平衡状态（静止或一起做匀速向右运动），则物体B受到地面的摩擦力水平向左，图3
而A、B之间无摩擦力。
②若A、B一起向右加速运动，则A受到B的摩擦力水平向右，则A对B的摩擦力水平向左，B受到地面的摩擦力水平向左。
③若A、B一起向左加速运动时，则A受到B的摩擦力水平向左，而A对B摩擦力水平向右，B受到地面的摩擦力水平向右。
对于①，学生都能够理解、掌握的，（可以用假设法判断A、B之间无摩擦力）；
对于②和③是运用牛顿第二定律，所以关于摩擦力方向的判断要分清物体所处的运动状态。
F
B
5、摩擦力做功
摩擦力可分为静摩擦力和滑动摩擦力，而静摩擦力是产生在两个有相对运动趋势的物体之间，也就是说两个物体是相对静止的，那么，静摩擦力能不能做功，是做正功还是做负功呢？
滑动摩擦力是产生在两个相对运动的物体之间，那么，滑动摩擦力是不是总是做负功呢？
那么我们分析以下例子：
A
例3：
如图4所示，物体A放在水平桌面，通过跨过光滑的定滑轮的细绳与物体B连在一起，物体A、B保持静止，试分析物体A所受的摩擦力对物体A做的功[4]。
图4
解析：
在这个题目中，虽然物体A和桌面之间存在着相互作用的静摩擦力，但由于物体A没有位移，因而这里的静摩擦力不做功。
例4、如图4所示，物体A、B叠放在光滑的水平拉力
B
图5
F的作用下，由静止开始做匀加速运动，若A、B之间保持相对静止，试分析A、B之间的静摩擦力分别对A、B所做的功。
由于惯性，物体A对物体B有向后运动的趋势，因而物体B对物体A有一个向右的静摩擦力，正是由于这个静摩擦力的作用，才使得物体A随物体B一起做匀加速运动，这个静摩擦力对物体A做正功。
同时，物体A对物体B有一个向的静摩擦力，由于这个摩擦力的方向与物体B的运动方向相反，物体A对物体B的静摩擦力对物体B做负功.
图6
例5、如图6所示，绳子的一端固定在墙上，且绳子刚好被拉直，A、B两物体之间的动摩擦因数不为零，试分析在B拉出的过程中，A、B之间摩擦力做功情况。
由于物体A、B之间有相对运动，物体B对物体A有一个向右的滑动摩擦力，但在这个力的方向上没有位移产产生，因此，滑动摩擦力对物体A不做功。
显然，在这里物体A对物体B的滑动摩擦力对物体B做负功，
V
图7
例6、如图7所示，质量为M的小车以V0的速度在光滑的水平面上匀速运动，把质量为m的物体A轻轻地放在小车的前端，如图所示，若物体A、小车B之间的动摩擦因数不为零，小车足够长，试分析在物体A、小车B到达速度相同之前两物体之间的摩擦力所做的功。
物体A放到小车B上时，由于惯性，物体A相对小车向左滑动，因而小车B对物体A的滑动摩擦力方向向右，使物体A向右运动，这个摩擦力的方向与物体A运动的方向相同，所以做正功，而物体A对小车B的滑动摩擦力的方向向左，与小车B的运动方向相反，对小车B做负功，因小车足够长，则小车B最终将与物体A以共同的速度在水平面上运动。
对A、B组成的系统，设它们共同运动的速度为V，不难判断，A、B之间的滑动摩擦力对A做正功，对B做负功。
可见，静摩擦力和滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功。
也可以不做功。
在判断静摩擦力能否做功时，应该正确理解“相对静止”和“运动”的关系，所谓的两物体相对静止是相对两物体彼此为参照物而言的，并不是物体不运动。
在静摩擦力做功的过程中，有机械能的转移（静摩擦力起着转移机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能。
而在分析滑动摩擦力做功时，也要正确理解“运动”和“相对运动”的关系。
分析是谁对谁滑动摩擦力和滑动摩擦力的方向与物体的位移方向，才能确定滑动摩擦力的做功情况。
摩擦力是很常见的，在我们的现实生活中，手中拿的瓶子、毛笔不会滑落，就是静摩擦力作用的结果，能把线织成布，把布做成衣服，也是靠纱线之间的静摩擦力的作用；
摩擦力在生产技术中的应用也是很多的，皮带运输机，是靠货物和传送带之间的静摩擦力，把货物送往高处的。
因此，学好摩擦力的知识，不但是为了应付高考，更重要的是它的应用。
参考文献：
[1]人民教育出版社物理室编著，全日制普通高级中学教科书（必修加选修）第一册，北京：
人民教育出版社，2003.6
[2]梁绍荣，刘昌年，盛玉华主编，第一分册（力学），北京：
高等教育出版社，1995.7
[3]东延民，中学物理教学参考第30卷第11期，陕西：
陕西师范大学杂志社出版，2001.4
[4]东延民，中学物理教学参考第33卷第7期，陕西：
陕西师范大学杂志社出版，2004.6
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