學(xué)生學(xué)習(xí)摩擦力典型誤區(qū)的成因分析

一、誤區(qū)的成因分析

1.相近概念辨別不清造成的誤區(qū)

學(xué)生對物理概念沒有完全掌握，對相近物理概念的理解不透徹，分辨不清，也不能構(gòu)建完整的物理情境，容易將它們混淆。如圖1所示，物體被傳送帶由低處向高處勻速輸送過程中，相對于傳送帶是靜止的，學(xué)生將物體相對運動方向（或相對滑動趨勢的方向）等同于物體運動方向，認(rèn)為摩擦力方向向下，產(chǎn)生“摩擦力的方向與運動方向相反，總是阻力，總是阻礙物體的運動，一定做負(fù)功”錯誤的認(rèn)識。其實，由于傳送帶傾斜，使物體具有沿傳送帶斜向下運動的趨勢，靜摩擦力方向斜向上，與運動方向一致，是動力，都做正功。

2.對物理公式的意義、適用范圍和條件理解不深刻造成的誤區(qū)

物理公式是定量描述一個物理規(guī)律或定量表示一個物理概念的數(shù)學(xué)語言，是對物理概念和物理規(guī)律的高度概括和抽象，應(yīng)用物理公式分析解決物理問題時，必須熟悉它的物理意義、適用范圍和使用條件，如果簡單從數(shù)學(xué)的角度去分析討論問題，亂套公式則會得出錯誤結(jié)論。學(xué)習(xí)摩擦力時，學(xué)生往往將滑動摩擦力的公式帶入到靜摩擦力的分析計算中，從而得到類似于“靜摩擦力大小與壓力大小有關(guān)”這樣的錯誤結(jié)論。如圖2所示，用一力FN將質(zhì)量為M的物體壓在豎直墻壁上，學(xué)生根據(jù)判斷得出壓力FN越大摩擦力越大。其實，靜摩擦力是一個被動力，它隨著使物體產(chǎn)生“相對運動趨勢”的外力的變化而變化，大小等于使物體產(chǎn)生“相對運動趨勢”的外力，與正壓力大小無關(guān)，不管正壓力FN怎樣變化，物體與墻壁之間的靜摩擦力大小總是等于Mg。在計算摩擦力時，應(yīng)先分清是滑動摩擦力還是靜摩擦力。

3.先入為主的錯誤生活經(jīng)驗造成的誤區(qū)

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前，由于它們在日常生活中和先前學(xué)習(xí)中已經(jīng)形成了大量的知識經(jīng)驗，這些經(jīng)驗有些是正確的，它對我們的教學(xué)起到一定的促進(jìn)作用，但是有些則是錯誤的，影響了我們對科學(xué)概念的構(gòu)建，妨礙概念理解的全面性、完整性，造成對概念的片面理解，阻斷知識間的內(nèi)在聯(lián)系，造成知識與應(yīng)用脫節(jié)。在摩擦力的學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往根據(jù)生活經(jīng)驗得到一些錯誤結(jié)論。如，只有靜止的物體才受到靜摩擦力，只有運動的物體才受滑動摩擦力。

如圖3所示，一個物體在桌面上滑行，物體和桌面之間發(fā)生了“相對運動”，桌面給物體一個滑動摩擦力。學(xué)生在生活中和習(xí)題中接觸了過多這樣滑動摩擦力多發(fā)生在運動的物體上的例子，就認(rèn)為只有運動的物體才會產(chǎn)生滑動摩擦力。這一錯誤認(rèn)識，忽視了反作用力的存在。由牛頓第三定律可知，桌面也受到物體施加的滑動摩擦力。物體是運動的，而桌面是靜止的，桌面卻受到了滑動摩擦力。靜止的物體可以受到滑動摩擦力。

同理，由于生活中、解題中、教師講課時列舉的例子大多是靜摩擦力產(chǎn)生于靜止的物體間，加上學(xué)生沒有理解靜摩擦力產(chǎn)生條件中的“相對運動趨勢”與“物體靜止”的區(qū)別，產(chǎn)生只有靜止的物體才受到靜摩擦力的錯誤認(rèn)識。如圖4所示，在力F的作用下A、B一起做勻加速運動，則A、B均處于運動狀態(tài)，且A、B之間有“相對運動趨勢”，故存在靜摩擦力。靜摩擦力產(chǎn)生在兩個有“相對運動趨勢”的物體之間，所以兩物體間應(yīng)保持相對靜止。但相對于地面，物體有可能是運動的，也有可能是靜止的。運動的物體可以受到靜摩擦力。

4.思維定勢造成的誤區(qū)

學(xué)生運用掌握的知識，形成一套切實有效的分析解決問題的推理方式和方法，變成了學(xué)生的一種能力、一定的思維模式，這種現(xiàn)象叫作思維定勢。思維定勢具有雙重性，既有積極作用，又有消極作用。從正面說，思維定勢的形成表明學(xué)生不僅掌握了知識，并且形成一定的推理能力；從反面說，這種思維定勢對分析解決問題能力的提高也具有一定的阻礙作用，這種現(xiàn)象在物理教學(xué)中很常見。在摩擦力的學(xué)習(xí)中，學(xué)生也常常陷入思維定勢之中而影響學(xué)習(xí)的效果。如，在大多數(shù)情況下物體的摩擦力都與運動方向在同一直線上，所以就產(chǎn)生了“摩擦力的方向與運動方向在一條直線上”這一誤區(qū)。

如圖5所示，一個人站在扶梯上，隨扶梯斜向上加速上升，學(xué)生誤認(rèn)為：摩擦力的方向與運動方向在一條直線上，所以判斷出摩擦力是沿斜面向上的。在本例中，人沿扶梯斜向上運動，而人所受摩擦力卻是水平方向，與運動方向并不共線。

5.思維不全面造成的誤區(qū)

由于學(xué)生知識、能力等存在缺陷，會造成學(xué)生的思維能力不全面，邏輯不嚴(yán)密，在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識。

如圖6所示，物塊重20N，在3N水平向右的拉力作用下，沿水平桌面做勻速直線運動，物塊受到的摩擦力為____N；當(dāng)水平拉力增大為5N時，物體受到的摩擦力為___N。學(xué)生如下理解：不論物體拉力為3N還是5N，由于木塊做勻速直線運動，根據(jù)二力的平衡知識可知滑動摩擦力的大小等于拉力的大小。殊不知，當(dāng)拉力增大為5N時，支持力大小、接觸面粗糙程度均不變，故滑動摩擦力大小不變，物塊受到的摩擦力仍為3N，此時物塊不再做勻速直線運動，而是勻加速直線運動。由于學(xué)生思維不全面，沒有思考不同拉力下物體的運動狀態(tài)是否變化，只是簡單套用二力平衡。

二、突破誤區(qū)

1.講徹物理概念減少誤區(qū)

學(xué)生只有清楚地理解物理概念，才能學(xué)好物理。學(xué)習(xí)摩擦力時，概念講清楚，更要把滑動摩擦力與靜摩擦力，相對運動與運動，相對滑動趨勢與靜止的區(qū)別講透徹，切忌“短平快”“一筆帶過”式的講解。學(xué)生對物理概念有了清晰的理解后，學(xué)習(xí)中憑生活經(jīng)驗和感覺產(chǎn)生的錯誤認(rèn)識就會少很多。由于摩擦力比較抽象，在講解時要多舉例子，增加學(xué)生的感性素材。

2.通過列舉反例來突破誤區(qū)

由于摩擦力對于學(xué)生來說，實在太抽象、太難，在物理概念教學(xué)花了大力氣后，還有一些同學(xué)產(chǎn)生這樣或那樣的困惑，所以采取進(jìn)一步措施來消滅學(xué)生的誤區(qū)，筆者發(fā)現(xiàn)列舉反例是一個好辦法。要說明一個命題是假命題，通常可以舉出一個例子，使之具備命題的條件，而不具有命題的結(jié)論，這種例子稱為反例。在幫助學(xué)生突破摩擦力學(xué)習(xí)產(chǎn)生的誤區(qū)時，舉反例是一個不錯的方法，這一辦法形象直觀，學(xué)生容易接受，且講解時間短，效果不錯，前文所述的例子都可以作為對應(yīng)誤區(qū)的反例。

（作者單位：江蘇南通高等師范學(xué)校）