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1、中学物理常见摩擦力解析摘要：摩擦力是高中物理的重点，也是难点本文对“摩擦力”几种常见的误解作了辨析。关键词：静摩擦力 滑动摩擦力 压力 最大静摩擦力 Abstract: Introduced Friction is the focus of high school physics is also difficult. In this paper, the friction common misconception about the 10 kinds of analysis made. Key words: Static friction sliding friction pressure M
2、aximum static friction force引言摩擦力是力学中三种常见力之一，既是学生学习的难点，又是高考的重点。同学们对摩擦力感到困难和解题出错的主要原因是受日常生活经验的影响，对摩擦力的产生条件理解不深刻，因而产生了一些错误认识为了使学生对摩擦力有全面的理解，现把摩擦力的常见错误列举如下，并加以分析。1、忽略“相对”，步入误区受日常生活经验的影响，有的同学认为“相对运动”、“相对静止”就是“运动”、“静止”，常产生以下认识误区。事实上，它们是有很大区别的。“运动”、“静止”是以地面或地面上静止不动的物体为参考系的，而摩擦力中的“相对运动”、“相对静止”是以与它接触的物体为参考系
3、的。1.1、只有静止的物体才能受到静摩擦力。如图1所示，物体A与小车一起向右加速运动。物体A与小车保持相对静止，具有共同的加速度a，那么物体A合力水平向右，只能由小车对A的静摩擦力提供，所以物体A受到水平向右的静摩擦力。而物体A（对地）的运动方向也向右。因此，运动的物体也可能受到静摩擦力。1.2、只有运动的物体才能受到滑动摩擦力。如图2所示，物体B在拉力F的作用下向右运动，地面相对于物体B向左运动，所以地面受到了向右的滑动摩擦力，而地面是静止的。因此，静止的物体也可能受到滑动摩擦力。1.3、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。如图3所示，物体A在传送带上以速度向右运动，传送带以速度顺时针转动则
4、物体A相对传送带向左运动，受到的滑动摩擦力方向水平向右，而物体A（相对地面）的运动方向也向右，因此，滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同。1.4、摩擦力的方向与物体运动方向共线。如图4所示，在绕竖直轴匀速转动的圆盘上，相对于盘静止的物体受到的向心力由圆盘对物体的静摩擦力提供，这个力与物体运动方向垂直，因此，摩擦力的方向不一定与物体运动方向共线。2、以偏概全，步入误区受日常生活经验的影响或对已学知识不加条件的应用（负迁移），步入误区。2.1、摩擦力总是阻力。有的同学从摩擦力的字面意思上理解，认为摩擦力阻碍物体的运动，是阻力。事实上，摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反，因此摩擦力
5、总是物体的阻碍相对运动或相对运动趋势。如图1、3所示，物体A受到的摩擦力方向与运动方向相同，此时，摩擦力是动力。因此，摩擦力并不总是阻力，也可能是动力。2.2、只能用平衡法求静摩擦力。由于知识的限制，学生在学习高中物理第一章时只能运用平衡法来求静摩擦力，有的学生就认为只能用这种方法来求解，学过第三章后用牛顿第二定律来解还不愿接受。这再次说明了学生对摩擦力产生的原因没有弄清楚，只是凭感觉。如图1所示，根据物体A处于加速的运动状态，利用牛顿第二定律得，物体A受到的静摩擦力2.3、正压力总等于重力。如图2所示，地面受到的正压力等于重力，有的同学看到图5时仍认为放在水平地面上物体的重力等于它对地面的正
6、压力。如图5所示，物体B在斜向上、与水平方向成的力F作用下向右运动，物体B受力分析如图，因为物体B竖直方向上平衡，根据平衡条件得,因此正压力不一定等于重力。2.4、滑动摩擦力与外力、运动速度有关。如用手慢慢拉物体B，让学生观察弹簧称示数，然后增大力，快速拉动物体B，发现示数不变。因为物体A处于静止状态，弹簧秤示数等于物体A受到的滑动摩擦力的大小，根据牛顿第三定律，物体B受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧秤示数。这说明物体B受到的滑动摩擦力与速度大小、外力无关，只与有关。2.5、只有外力作用才会产生静摩擦力。在外力作用下使物体受到静摩擦力的情况确实存在。如老师用手推放在地面上的讲桌，但未推动，是因为
7、讲桌受到水平方向静摩擦力的作用。但有的同学据此认为只有外力作用才会产生静摩擦力，这是不正确的。如图1所示，物体A受到了静摩擦力，并不是因为物体A在水平方向上受除静摩擦力以外的其他外力作用，而是因为它与小车之间存在相对运动趋势。因此，相互接触的物体要产生静摩擦力，物体间必须有相对运动趋势，而这种相对运动趋势的产生既可以由外力产生，也可以因为运动状态的改变而产生。这再次说明了我们应该结合物体的运动状态来分析静摩擦力。2.6、动摩擦因数总是小于1。课本P9表格中列举的几种材料间的动摩擦因数都小于1，但不能由此认为所有的动摩擦因数都小于1。事实上，两种材料间的动摩擦因数亦有大小于1的情况。比如，在橡皮
8、水平面上拉橡皮块，使之匀速前进的水平拉力F往往大小橡皮块的重力G，就是因为橡皮与橡皮间的动摩擦因数大于1。3、乱套公式，步入误区3.1、静摩擦力的大小与正压力成正比。如图7所示，物体在水平力F作用下静止在竖直墙面上。当增大F时，因为所以也增大。有的同学根据得出也增大的错误结论。这些同学没有注意到物体处于静止状态，物体受到的摩擦力为静摩擦力，保持不变，而只适用于滑动摩擦力的计算。一般静摩擦力的大小与正压力无关。因此，凡是碰到摩擦力，首先应判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据它们遵循的规律解题。需要强调的是，最大静摩擦力与正压力成正比。4、概念不清，步入误区4.1、大静摩擦力总是等于滑动摩擦力。
9、滑动摩擦力的大小比最大静摩擦力fmax略小。通常的计算中可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。4.2、只要相互接触、接触面粗糙且有相对滑动就有滑动摩擦力。在课堂上，绝大部分同学都能够背出滑动摩擦力的产生条件，但是当遇到下面这个题时，有的同学就做出了错误判断。例1：如图8所示，物体A、B的质量均为m，与接触面的动摩擦因数均为物体B所接触的面是竖直的，物体A、B之间用跨过光滑定滑轮的细绳相连，在水平拉力F的作用下A向左做匀速直线运动，求拉力F的大小。解析：有的同学认为物体B受到了滑动摩擦力。如果B受到了滑动摩擦力，那么B一定受到了墙面的弹力，水平向右的弹力将使B向右加速运动，但是B在水平方向上没有位
10、移，这说明假设与实际情况矛盾，故B没有受到弹力。没有弹力就没有摩擦力，所以没有受到墙面的滑动摩擦力。根据摩擦力的产生条件，A会受到水平向右的滑动摩擦力不难解得,4.3、静摩擦力总是不做功，滑动摩擦力总是做负功。 显然，用水平力拉放在水平桌面上的物体，但没有拉动，静摩擦力不做功；用传送带斜向上输送物品时，传送带对物品的静摩擦力对物品做正功；紧急刹车时，放在车上的箱子不滑动，则车对箱子的静摩擦力对箱子做负功。用黑板刷擦黑板，黑板受到黑板刷对它的滑动摩擦力，但黑板静止不动，滑动摩擦力不做功；用水平力拉放在水平桌面上的物体，使它做匀速运动，桌面对物体的滑动摩擦力做负功；木块以一定的初速度滑上静止在光滑
11、的水平桌面上的木板，最后木块与木板以相同的速度做匀速直线运动，则木块对木板的滑动摩擦力做正功。所以，无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，可以不做功，可以做正功，也可以做负功4.4、静摩擦力是不变的力。绝大部分同学都知道静摩擦力的范围：其中为最大静摩擦力。但在具体应用时却没有很好把握这点。例2：如图9所示，物体在的作用下处于静止状态，求撤去后，物体的合力为多大？解析：在作用下，物体处于静止状态，物体受到的合力为零。F1和F2的合力等于6N，即用6N的力没有将物体推动，那么物体受到的静摩擦力6N 。当撤去F1后，有的同学认为静摩擦力不变，实际上在N的力作用下也不能将物体推动，此时物体受到的静摩擦力变为,
12、故物体的合力仍为零。4.5、一对摩擦力做功之和一定为零。 一对静摩擦力是作用力与反作用力，它们大小相等、方向相反且在同一直线上，又由于静摩擦力存在于两个相对静止的物体之间，这两个物体位移始终相同，所以一对静摩擦力做功大小总是相等，一正一负，做功之和一定为零。一对滑动摩擦力既然是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，但是滑动摩擦力存在于两个发生相对运动的物体之间，这两个物体位移的大小一定不相等，方向也不一定相反，它们做功之和一定不为零，因为摩擦生热，根据能量转化和守恒定律，这一对滑动摩擦力做功之和一定为负功，表示物体的一部分动能转化为物体的内能。所以，一对静摩擦力做功之和总是为零，一对滑动摩擦力做功之和总是为负功。5. 结语总之，只有消除日常生活经验的影响、深刻理解摩擦力的产生条件，才能正确求解有关摩擦力的问题。由于本论文的研究资料和调查范围有限，存在一定的不足。望今后有更多的学者对该论题进行深层面的研究。参考文献1. 课改初中教材 2. 覃 铭 浅谈摩擦力3. 怀 伦 摩擦力方向的判定与探析4. 朱 欣 理科考试研究 2007.7 P31 5. 李德武 摩擦力常见错例分析6. 陶成龙 浅析摩擦力的六个认识误区7. 朱孔章 摩擦力复习要点
