對(duì)一個(gè)有關(guān)摩擦力現(xiàn)象解釋的質(zhì)疑

趙和平

(浙江省象山中學(xué) 浙江 寧波 315700)

1 提出問題

在上“摩擦力”一節(jié)課時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到這樣的引入，如圖1所示，兩本相同的物理課本A和B，逐頁交叉疊放在一起，兩學(xué)生用力對(duì)拉，很難拉開.

圖1

對(duì)這一現(xiàn)象的解釋大多如下，設(shè)每張紙的質(zhì)量為m，每本書均有n頁，紙張之間的摩擦因數(shù)為μ，紙張之間的壓力大小等于其上面紙張的重力，那么，使兩本書分開需要的最小拉力為

F=f1+f2+……+fn=

μmg+μ2mg+……+μ2nmg=

μn+2n2mg

(1)

因?yàn)橐槐緯捻摯a很多，即n很大，所以要使兩本書分開需要的拉力就很大[1].

2 疑問

《物理·必修1》課本約為100頁，質(zhì)量約為0.3 kg，紙張之間的摩擦因數(shù)約為0.3，將這些數(shù)據(jù)代入式(1)，F(xiàn)約為180 N.這樣看來，一般男生的力氣足以使其分開.可見，上述解釋與實(shí)際情況不符.問題出在哪里了呢？

3 分析問題

3.1 豎直放置對(duì)拉

如果書本頁面豎直放置，如圖2所示，重力就不會(huì)導(dǎo)致紙張之間存在壓力，按照上面解釋，使兩本書分開就應(yīng)該非常容易.實(shí)驗(yàn)結(jié)果則不是這樣，越是用力握緊兩本書對(duì)拉，越難使其分開，這說明，紙張之間壓力的主要來源并非書本受到的重力.

圖2

3.2 從兩最小側(cè)面對(duì)拉

如果改變手拿書的位置，使雙手壓著書本的兩個(gè)最小側(cè)面，如圖3所示，再次讓兩學(xué)生對(duì)拉，結(jié)果很容易使兩本書分開.比較以上3種拉書的方式，不難得出，紙張之間壓力的主要來源是手對(duì)書本的壓力.前面兩種拉書本的方式中，兩學(xué)生越用力，手對(duì)書的壓力越大，紙張之間的壓力就越大，兩本書就越難分開.

圖3

3.3 其他方式對(duì)拉

除了第三種方式容易把書分開以外，還有其他的方法.比如，在手壓書本正面對(duì)拉的同時(shí)，只需沿著紙張頁面吹氣，也很容易使兩本書分開.當(dāng)紙張逐頁疊放時(shí)擠出了紙張之間的部分氣體，這樣由于大氣壓強(qiáng)存在，紙張之間也會(huì)產(chǎn)生一定壓力.此時(shí)沿著頁面吹氣，補(bǔ)充了紙張之間的氣體，從而，減小了紙張之間的壓力，使得對(duì)拉兩本書容易分開，說明壓力來源還與大氣壓力有關(guān).

4 結(jié)論

頁面之間的壓力并非全部由書本的重力導(dǎo)致，使得紙張之間產(chǎn)生壓力的主要因素是手對(duì)書本的擠壓、大氣壓強(qiáng)，所以通常的解釋不恰當(dāng).

參考文獻(xiàn)

1 劉慶紅.加強(qiáng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力.品牌(理論版) ,2010(10)