姚寬忠
摘 要:摩擦力是初學(xué)者遇到的較難的力,是高中物理教學(xué)的重點和難點,也是歷年高考的熱點,它變化無常,素有“魔鬼力”之稱,學(xué)生在平時練習(xí)和考試中,凡是有摩擦力出現(xiàn)的地方,錯誤率都比較高。造成這一現(xiàn)象主因是學(xué)生對動、靜摩擦力不分,亂套公式,摩擦力相對運動或相對運動趨勢難以判斷。本文對摩擦力的易錯點進行歸納分析,供初學(xué)者學(xué)習(xí)摩擦力時參考,幫助學(xué)生順利渡過難關(guān)。
關(guān)鍵詞:滑動摩擦力;靜摩擦力;相對運動;相對運動趨勢
錯誤一 動、靜不分,死套公式
學(xué)生學(xué)了滑動摩擦力公式后,都用f=μN計算摩擦力。
如圖用手握住一個油瓶(瓶始終處于豎直方向)下列說法正確的是( )
A.瓶中油越多,手必須握得越緊
B.手握得越緊,油瓶受到的摩擦力越大
C.不管手握得有多緊,油瓶受到的摩擦力總是一定的
D.以上說法都不正確
學(xué)生會選擇B。學(xué)生要學(xué)會首先要判斷是什么類型的摩擦力,靜摩擦力用平衡條件或牛頓第二定律求解,只有滑動摩擦力才能用f=μN計算;其次要理解靜摩擦力與壓力無關(guān),只有最大靜摩擦力才與壓力有關(guān)。
錯誤二 只關(guān)注“運動”而忽略“相對”
摩擦力的方向是與相對運動或相對運動方向相反。
如圖傾角為α的傳送帶上有一物體,在下列情況中說法正確的是( )
A.傳送帶勻速將物塊由低處運往高處,物塊所受的摩擦力方向沿傳送帶向上
B.傳送帶勻速將物塊由高處運往低處,物塊所受的摩擦力方向沿傳送帶向下
C.傳送帶勻速將物塊由低處運往高處,物塊受到的是滑動摩擦力
D.傳送帶勻速將物塊由低處運往高處,運送的速度越大,物塊受到的摩擦力越大
學(xué)生會選擇B、C、D中的選項。首先,學(xué)生要明白摩擦力是與相對運動或與相對運動趨勢方向相反,是相對于物塊所接觸的面,不是與運動方向相反;其次要強調(diào)滑動摩擦力f=μN只與μ、N有關(guān),與物體的速度和接觸面積無關(guān)。
錯誤三 不會求壓力,總把重力當(dāng)壓力
重力和彈力是學(xué)摩擦力之前已學(xué)的兩種力,學(xué)生也知道這是兩種不同的力,但學(xué)生受到初中簡單題型的影響,認(rèn)為重力在數(shù)值上就等于壓力(或支持力)。
如圖所示,用力F把鐵塊壓在豎直墻上,此時重力為G的物體沿墻壁勻速下滑,若物體與墻壁之間的動摩擦因子為μ,則物體所受摩擦力的大小為( )
A.μF B.μF+G C.G D.μG
基礎(chǔ)較弱的學(xué)生會選擇D,原因是學(xué)生對滑動摩擦力公式f=μN中的N認(rèn)為就是重力,所以教師在初始教學(xué)中一定要糾正學(xué)生這一錯誤的的觀點,要明確告訴學(xué)生,壓力與重力不是同一種力,只有對物體進行正確的受力分析,通過平衡條件或正交分解法求出壓力(或支持力),然后帶入公式正確求解。
錯誤四 動、靜并存時,思維不清
如圖所示,在水平桌面上放一塊重為GA=20N的木塊,木塊與桌面間的動摩擦因子μA=0.4,在木塊A上加一塊重為GB=10N的木塊B,B與A之間的動摩擦因子μB=0.2,那么當(dāng)A、B兩木塊一起沿桌面勻速滑動時,對木塊A的水平拉力應(yīng)為_____;此時木塊B受到木塊A的摩擦力為_____.
此題錯誤主要是:B是運動的,A、B間的摩擦力大小用滑動摩擦力公式求解。解決此類問題首先要學(xué)會整體法和隔離法;其次要對受力物體進行正確受力分析,掌握求摩擦力的基本方法。
錯誤五 多過程運動中摩擦力變化無常
在多過程運動過程中,摩擦力會根據(jù)條件的變化,它的大小、方向也會跟著變化。
■
如圖,水平的傳送帶AB長為20m,以2m/s的速度順時針做勻速運動,已知物塊與傳送帶間動摩擦因子為0.1,把該物塊由靜止放到傳送帶的A端開始,求物塊從A端運動到B端所需的時間。
解析:此題告訴我們,在多過程問題中,首先要分析清楚物體每一階段的運動狀態(tài),做好每種狀態(tài)下的受力分析,尤其是要注意摩擦力的大小、方向是否發(fā)生變化,進而導(dǎo)致物體前后加速度發(fā)生變化。
摩擦力大小、方向的求解對于初學(xué)者來說是相當(dāng)難的事情。要想正確快速解決摩擦力有關(guān)問題,做到不丟分、少失分,首先要消除日常生活經(jīng)驗的影響、深刻理解摩擦力的產(chǎn)生條件;第二,在初中的基礎(chǔ)上,能力要有所提升,除了掌握平衡條件求摩擦力外,還要學(xué)會用整體法、隔離法、牛頓第二定律和牛頓第三定律求解摩擦力的方法;第三,遇到有摩擦力出現(xiàn)的多過程問題,不要犯經(jīng)驗主義,仔細分析每一狀態(tài)下物體的受力情況,確定每一個階段是什么類型的摩擦力以及摩擦力的方向;最后,選擇合適的公式和規(guī)律列方程求解。做好以上幾點,遇到摩擦力的問題也就胸有成竹,迎刃而解了。