蘇倪宇
(湖南省長沙市南雅中學(xué) 湖南長沙 410000)
在高中物理學(xué)習(xí)中,摩擦力是一個重點(diǎn)內(nèi)容,也是力學(xué)中考察的重要知識點(diǎn)之一,學(xué)習(xí)摩擦力,我們必須要搞清楚摩擦力的方向、分類、產(chǎn)生條件。要解決好摩擦力問題,也要掌握摩擦力問題的本質(zhì),學(xué)會避開相關(guān)誤區(qū)。[1]
摩擦力的產(chǎn)生需要滿足三個條件:
①物體接觸面粗糙;
②物體接觸面之間有壓力;
③物體之間有相對運(yùn)動趨勢或者相對運(yùn)動現(xiàn)象。
在摩擦力的三個條件中,①②不難理解,最難的是條件③。為了理解條件③所闡述的概念,我們可以選擇生活中的具體例子來分析,從直觀角度來理解。如,將兩個相同的物體橫向緊密放置在一起,物體之間雖然接觸,但是卻不會產(chǎn)生壓力,因此,也不會有摩擦力的存在;再比如,我們以勻速速度推動桌子,在桌子上,有一本書與桌子一起保持勻速運(yùn)動,雖然桌子、書之間有壓力,桌子、書之間也滿足接觸面粗糙的條件,但是兩者是處于相對靜止?fàn)顟B(tài),因此,并不滿足條件③,兩者之間沒有摩擦力。[2]
在摩擦力學(xué)習(xí)中的問題和誤區(qū),根據(jù)我的學(xué)習(xí)體驗(yàn)來看,主要集中在幾個方面:
在剛剛開始學(xué)習(xí)摩擦力時,我誤以為摩擦力方向總是與物體運(yùn)動方向保持相反,后來在解題中反復(fù)驗(yàn)證,才知道自己理解出現(xiàn)了錯誤,摩擦力方向與物體運(yùn)動方向,并沒有明顯的關(guān)系。對于物體運(yùn)動的判斷,是基于地面為參考系,相對運(yùn)動卻不是以地面為參考系的。關(guān)于這一問題,應(yīng)該這樣理解,即“滑動摩擦力方向總與物體相對運(yùn)動方向或者相對運(yùn)動趨勢方向相反”,與物體實(shí)際的運(yùn)動方向,并沒有直接關(guān)系。[3]
舉例來說,在一個絕對光滑的地面上,有一個木塊,有一個小物塊滑到木塊上,此時,木塊、物塊的摩擦力屬于滑動摩擦力,如果木塊與物塊相比,向右運(yùn)動,木塊受到的摩擦力方向是向左,物塊受到的摩擦力向右。
在學(xué)習(xí)物理知識時,我們常常會以生活中的所見所聞來聯(lián)系理解知識點(diǎn),實(shí)際上,高中物理知識是微觀化的,與我們大千世界的宏觀物體并不相同。之所以認(rèn)為摩擦力會阻礙物體的運(yùn)動,正是受到自己固有思維的影響。摩擦力固然會對物體的運(yùn)動做負(fù)功,但是在某些情況下也會做正功。
舉例來看:
滑動摩擦力做負(fù)功:
某個物體A,置于粗糙水平地面上,物體受到牽引力F后,向右緩慢移動,在物體運(yùn)動過程中,會受到來自地面的滑動摩擦力,計算方式為方向向左,滑動摩擦力做功為滑動摩擦力始終做的是負(fù)功。
滑動摩擦力做正功:
某傳送帶,勻速轉(zhuǎn)動,有一木塊在傳送帶上方掉落到傳送帶上,處于靜止?fàn)顟B(tài),隨著木塊的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動,在木塊運(yùn)動過程中,受到傳送帶的滑動摩擦力,此時,滑動摩擦力對木塊所做的功就是正功。類似的情況有很多,如,汽車前進(jìn)、人走路的動力,均是與摩擦力相關(guān),此時,摩擦力所起的是動力作用,不是負(fù)功。要理解這個問題,我們必須要把握好摩擦力、物體之間的相對運(yùn)動或者相對運(yùn)動趨勢,此外,滑動摩擦力也存在不做功的情況,解題時,我們要做到具體問題、具體分析。
要解決摩擦力相關(guān)問題,關(guān)鍵在于受力分析,關(guān)于摩擦力的概念、條件,課本上有詳細(xì)的描述,我們要吃透教材內(nèi)容,在學(xué)習(xí)時,抓住重點(diǎn)。一方面,我們要全面理解概念,既要掌握字面含義,也要了解摩擦力的具體條件,學(xué)會具體情況、分類對待;另一方面,要反復(fù)揣摩、理解“相對運(yùn)動”、“相對運(yùn)動趨勢”這一概念,相對運(yùn)動是兩個物體相互接觸,并發(fā)生相反運(yùn)動,相對運(yùn)動趨勢即兩個物體雖然接觸,但是沒有運(yùn)動現(xiàn)象。只要理解這兩方面的問題,大部分摩擦力難題都能迎刃而解。
在摩擦力方向的判斷上,可以采用幾種方法:
(1)概念判斷法:滑動摩擦力、靜摩擦力方向與接觸面之間都是相切的關(guān)系,與相對運(yùn)動、相對運(yùn)動趨勢相反,在判斷時,在選擇好研究對象后,需要正確選擇參考系,再通過概念的理解來判斷。
(2)運(yùn)動狀態(tài)判斷法:運(yùn)動狀態(tài)判斷即針對物體運(yùn)動狀態(tài)做出受力分析,從“牛頓第二定律”、“平衡條件”概念來分析和判斷。
(3)反作用力法:反作用力法需要首先確定好一個受力較小的物體,其所受摩擦力的具體方向,再根據(jù)概念來找出另一個與之接觸物體的摩擦力。
摩擦力問題是高中物理力學(xué)知識的難點(diǎn),在高考題目中,常常與其他內(nèi)容一起出現(xiàn),學(xué)習(xí)摩擦力最大的阻礙就是書本上知識與現(xiàn)實(shí)生活認(rèn)識之間的矛盾。為了學(xué)好摩擦力問題,我們需要摒棄自己的常規(guī)思維方式,從教材著手,吃透教材中的相關(guān)概念、知識點(diǎn)等,結(jié)合參考書、教輔資料的介紹,從多個方面來理解摩擦力問題,進(jìn)行正確的受力分析,以不變應(yīng)萬變。其實(shí),經(jīng)過一段時間的練習(xí)后就可以發(fā)現(xiàn),雖然摩擦力問題難度高,也富有變化,但是萬變不離其宗,只要掌握好基礎(chǔ)的概念和應(yīng)用法則,摩擦力難題便能夠迎刃而解。