“三步法”突破高中物理“摩擦力”難題

王永鋒

在高中物理力學(xué)的知識體系中，摩擦力以一種極其重要的方式存在著。然而，高中多數(shù)學(xué)生對摩擦力問題往往有一種畏難情緒，共同的感受是難學(xué)、難懂、難突破。針對這種狀況，在此我重點對摩擦力產(chǎn)生的條件以及摩擦力問題的處理方法進(jìn)行闡述和總結(jié)，希望能夠通過我的解析幫助學(xué)生清晰地認(rèn)識摩擦力，進(jìn)而有效地突破這一難點，同時也希望能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理的熱情。

一、摩擦力產(chǎn)生的條件

大家知道，要產(chǎn)生摩擦力，必須同時具備三個條件：第一是接觸面間有正壓力，第二是接觸面粗糙，第三就是兩物體有相對運動或者相對運動的趨勢。假如前兩個條件具備時，當(dāng)二者有平行于接觸面的相對運動時，接觸面間就有相互的滑動摩擦力。F滑=μFN，方向沿接觸面并與相對運動方向相反；如果沒有相對運動而僅僅是有相對運動的趨勢，這時就是靜摩擦力。方向沿接觸面并與相對運動趨勢相反，大小的取值范圍0

似乎根據(jù)以上三條件就可以解決所有摩擦力問題，然而三條件是否同時具備有時根本無法直接判定，怎么辦呢？

二、“三步法”確定摩擦力

條件判斷法無法處理的摩擦力問題就需要特殊對待了——“三步法！”

第一步，“有沒有？”（確定物體之間有沒有摩擦力）

第二步，“是什么？”（確定是什么摩擦力）

第三步，“三要素？”（確定摩擦力的大小、方向、作用點）

解決所有摩擦力的問題實際上都要經(jīng)歷這樣三個步驟！

例1.如圖，A、B的重力分別為5 N和8 N，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為0.2，求從A下方拉出B時各接觸面間的摩擦力。

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解析：“三步法！”：第一步，A、B之間，B與地面之間有沒有摩擦力？兩接觸面上三條件具備，故都有摩擦力。

第二步，是什么摩擦力？A、B之間，B與地面之間都存在相對運動，故都是滑動摩擦力。

第三步，三要素？A、B之間：摩擦力大小為μmg=1 N。A相對B向左，B對A的摩擦力向右；B相對A向右，A對B的摩擦力向左；B與地面之間的摩擦力：大小為μ（m+M）g=2.6 N，B相對地向右，地對B的摩擦力向左，自然B對地面的摩擦力向右。

得出結(jié)論：靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，摩擦力效果是阻礙物體間的相對運動。

例2.如圖主動輪P（逆時針轉(zhuǎn)動）通過皮帶帶動從動輪Q，a與b、c與d分別是皮帶與輪邊緣接觸點，皮帶不打滑，問a與b、c與d之間的摩擦力方向？

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解析：“三步法！”：第一步，它們之間有沒有摩擦力？如果沒有摩擦力就會打滑，故有摩擦力。

第二步，它們之間是什么摩擦力？相對靜止且有相對運動趨勢，都是靜摩擦力。

第三步，三要素？a相對b有向后的運動趨勢，故b對a的摩擦力向前，a對b的摩擦力向后；c相對d有向前的運動趨勢，故d對c的摩擦力向后，c對d的向前。

得出結(jié)論：摩擦力可以是阻力，可以是動力，運動的物體還可以受靜摩擦力，摩擦力效果是阻礙物體間的相對運動的趨勢。

知識來源于生產(chǎn)實踐，學(xué)習(xí)知識的目的是為了更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。因此，我們要善于從生活和生產(chǎn)實踐中挖掘一些摩擦力的實例，這樣既有利于問題的解決，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也能為全面提升學(xué)生分析、解決問題的能力打下良好的基礎(chǔ)。

編輯 謝尾合