顧愛(ài)芬 潘華君

摘 要：本文對(duì)“人教版”教材《摩擦力》一節(jié)例題的分析和處理提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：教材；摩擦力；例題處理；動(dòng)摩擦因數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）2-0076-2

1 問(wèn)題提出

作為教材的文本表述，要求做到“概念的表述應(yīng)該力求精準(zhǔn)而深刻，邏輯的線索應(yīng)該力求清晰而嚴(yán)密”，而作為“生活中物體的道理”的物理這門(mén)學(xué)科來(lái)說(shuō)，我們一方面要學(xué)習(xí)前人總結(jié)出的規(guī)律、知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；另一方面更要讓學(xué)生掌握前人科學(xué)的思想方法，引領(lǐng)學(xué)生敢于向傳統(tǒng)的理論和觀念提出挑戰(zhàn)，勇于提出自己的想法。

在“人教版”普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理 必修1》《摩擦力》一節(jié)中，有兩處筆者覺(jué)得值得探討：一是概念中對(duì)壓力的表述和分析，覺(jué)得不夠精準(zhǔn)，而為了配合該概念的應(yīng)用而舉的例題中力的示意圖更是讓學(xué)生混亂；二是所舉例題容易讓學(xué)生形成思維定勢(shì)，總認(rèn)為彈力會(huì)等于重力。分析如下：

書(shū)上定義：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比[1]。

例題：在我國(guó)東北寒冷的季節(jié)，雪撬是常見(jiàn)的運(yùn)輸工具。一個(gè)鋼制滑板的雪撬，連同車(chē)上材料的總重量為4.9×104 N。在水平冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪撬勻速前進(jìn)？

分析 從圖1中可以看到與這個(gè)問(wèn)題相關(guān)的幾個(gè)力。馬對(duì)雪撬的拉力可以近似為沿著水平方向。因此，雪撬在水平方向受到兩個(gè)力的作用：馬的拉力F1、冰道對(duì)雪撬的滑動(dòng)摩擦力F2。在這兩個(gè)力的作用下，雪橇勻速前進(jìn)。

由于二力平衡，勻速前進(jìn)時(shí)馬在水平方向的拉力F1與摩擦阻力F2大小相等，即F1=F2?；瑒?dòng)摩擦力F2的大小可以由F=μFN求出，其中FN是雪橇對(duì)地面的壓力，它的大小等于雪橇的總重量G。鋼與冰之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ可以在表中查出。重量G是已知的，由此可以求出F2，進(jìn)而求出馬在水平方向的拉力F。

解 G=4.9×104 N，μ=0.02。雪橇勻速運(yùn)動(dòng)，拉力與阻力大小相等，所以F1=F2，F(xiàn)2=μFN。而FN=G，所以F1=μG，代入數(shù)據(jù)得F=0.02×4.9×104=980 N。馬要在水平方向用980 N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)。

2 三點(diǎn)不足

2.1 造成學(xué)生不明確研究對(duì)象

書(shū)上為了與前面滑動(dòng)摩擦力的定義統(tǒng)一，對(duì)該例題進(jìn)行受力分析時(shí)，一會(huì)是對(duì)雪橇受力分析，一會(huì)又是對(duì)地面受力分析，研究對(duì)象不明確。這既是學(xué)生很容易忽視的一個(gè)問(wèn)題，甚至也是有的老師都沒(méi)有去重視的問(wèn)題。事實(shí)上不管是用牛頓第二定律還是用動(dòng)能定理解決問(wèn)題，明確研究對(duì)象都是至關(guān)重要的，到后面用牛頓第二定律處理連接體問(wèn)題時(shí)，許多學(xué)生由于研究對(duì)象不明確，在應(yīng)用時(shí)都不知道該如何判斷；同樣，在運(yùn)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題時(shí)由于研究對(duì)象不明確，應(yīng)用時(shí)不能明確是某個(gè)物體的動(dòng)能還是整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)能。歸根到底都是由于研究對(duì)象不明確！而作為教科書(shū)在這兒這樣處理，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)第一印象更為深刻，更容易造成研究對(duì)象的不明確。

2.2 造成學(xué)生受力分析的混亂

受力分析是高中物理基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，貫穿于物理學(xué)的始終，卻又是學(xué)生掌握時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如果受力分析對(duì)了，題目基本上也就成功一半了。特別是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，受力分析更是難點(diǎn)中的難點(diǎn)。其中，最容易犯的錯(cuò)誤之一就是會(huì)把物體施給另一個(gè)物體的力分析進(jìn)去。而此例題就有這樣的誤導(dǎo)作用，分析了雪橇對(duì)地面的壓力，造成學(xué)生受力分析的混亂。

2.3 造成學(xué)生概念不清

相信只要是在一線的老師，都知道學(xué)生對(duì)滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算還經(jīng)常犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是不管什么時(shí)候接觸面上的彈力總等于物體的重力，即F1=μG，而不去分析哪個(gè)面上受到的摩擦力就應(yīng)該與該接觸面上的彈力成正比。而在此也有這樣的誤導(dǎo)，沒(méi)有突出和強(qiáng)調(diào)應(yīng)該與接觸面間的彈力成正比，而彈力并不一定等于重力。這兒由于所學(xué)知識(shí)的局限，只會(huì)計(jì)算平衡力。因此，這兒物體所受的彈力正好等于物體所受的重力。

3 兩點(diǎn)建議

建議1 針對(duì)教材中滑動(dòng)摩擦力的定義及例題有上述不足，筆者在此提出一些改進(jìn)建議，以對(duì)物理教材的進(jìn)一步完善提供參考。把定義表述為：滑動(dòng)摩擦力的大小與該接觸面上的彈力成正比。也就是說(shuō)該物體在哪個(gè)接觸面上受的滑動(dòng)摩擦力就應(yīng)該與該物體在該接觸面上受的彈力成正比。這樣說(shuō)有3層意思：一是讓學(xué)生要明確研究對(duì)象，是哪個(gè)物體受到的摩擦力；二是讓學(xué)生明確哪個(gè)面上物體受到的摩擦力；三是讓學(xué)生明確是哪個(gè)面上的彈力。筆者認(rèn)為，從這里開(kāi)始應(yīng)該慢慢地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析，首先明確研究對(duì)象，其次從重力、彈力、摩擦力逐個(gè)分析。

例題處理：明確研究對(duì)象是雪橇，然后從重力、彈力、摩擦力逐個(gè)分析。即雪橇受到4個(gè)力的作用，如圖2所示：即雪橇所受的重力G，馬對(duì)雪橇的拉力F1，地面對(duì)雪橇的支持力FN，地面對(duì)雪橇的摩擦力F2。根據(jù)初中所學(xué)的知識(shí)，馬對(duì)雪橇的拉力和地面對(duì)雪橇的摩擦力是一對(duì)平衡力，所以F1=F2。重力和地面的支持力是一對(duì)平衡力，所以FN=G。所以F1=μG，代入數(shù)據(jù)得F=0.02×4.9×104=980 N。馬要在水平方向用980 N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)。

建議2 F2=μFN中的FN，哪個(gè)接觸面上的摩擦力就應(yīng)該與哪個(gè)接觸面上的彈力成正比，而這個(gè)彈力并不一定等于重力。這一點(diǎn)是我們學(xué)生經(jīng)常容易犯的錯(cuò)誤之一，因?yàn)榈谝挥∠笊羁?，所以?dǎo)致后面的學(xué)習(xí)中通常不去考慮接觸面上的彈力多大，總認(rèn)為等于重力。因此，在這兒先說(shuō)明一下：并不是任何時(shí)候接觸面上的彈力都等于重力，由于現(xiàn)在所學(xué)知識(shí)的局限，只會(huì)計(jì)算平衡力，根據(jù)平衡力算出這個(gè)面上的彈力剛好等于重力。因此，建議在書(shū)上可以再舉一例。

例 如圖3所示，用50 N的水平推力F將重24 N的物塊壓在豎直墻面上，物塊沿墻面下滑，物塊與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，試求：墻面對(duì)物塊的滑動(dòng)摩擦力大小。

解 對(duì)物體進(jìn)行受力分析：豎直向下的重力，外加的壓力F，垂直于接觸面的支持力，平行于接觸面與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力，如圖4所示。因?yàn)樗椒较蛏螰與N為平衡力，所以N=F=50 N，而由于f=μN(yùn)=0.4×50=20 N，說(shuō)明這里的N并不等于重力，以此進(jìn)一步讓學(xué)生理解什么是接觸面上的彈力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 人民教育出版社 課程教育教材研究所.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理 必修1》[M].北京：人民教育出版社，2003.

（欄目編輯 鄧 磊）