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“摩擦力”難點(diǎn)分析
在初中物理知識(shí)中，力學(xué)部分是重點(diǎn)也是難點(diǎn).摩擦力方面的問(wèn)題是力學(xué)中的難點(diǎn).學(xué)生在摩擦力的有無(wú)、大小、方向上極易發(fā)生錯(cuò)誤.下面就這三方面舉例分析說(shuō)明.
一、難判斷摩擦力有無(wú)
例1如圖1，物體M隨水平傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不考慮空氣阻力，畫(huà)出此過(guò)程中物體M受力示意圖.
分析：要判斷一個(gè)物體是否受摩擦力，我們應(yīng)該從摩擦力的條件入手.摩擦力條件：（1）兩個(gè)物體相互擠壓，即兩物體間有彈力；（2）接觸面不光滑；（3）物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).在例題1中，學(xué)生會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為物體相互接觸、有壓力、表面不光滑、有運(yùn)動(dòng)，會(huì)畫(huà)出水平方向的力.學(xué)生在分析中沒(méi)有注意到摩擦力的條件是相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而不是運(yùn)動(dòng).判斷物體是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是學(xué)生解題的難點(diǎn).我們要判斷物體是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)可以假設(shè)此物體與另外一物體之間無(wú)摩擦，看該物體相對(duì)于另外一物體是否有要滑動(dòng)的趨勢(shì)，若沒(méi)有，則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，反之則有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).在例1中，雖然物體是運(yùn)動(dòng)的，但它與水平運(yùn)動(dòng)的傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)此時(shí)物體與傳送帶之間無(wú)摩擦，物體與傳送帶仍保持相對(duì)靜止，它與傳送帶之間并無(wú)要滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以物體在水平方向上是不受摩擦力的.
二、難判斷摩擦力大小
摩擦力大小易錯(cuò)有三類情況，一類是不同方向上的力干擾摩擦力大小的判斷；二類是接觸面粗糙程度不同影響摩擦力大小的判斷；三類是拉力大小改變時(shí)滑動(dòng)摩擦力大小是否改變的情況.
例2（1）用力F=40 N，壓住一重10 N的木塊，如圖2所示，當(dāng)木塊沿豎直方向勻速下滑時(shí)，木塊受到的摩擦力的大小是.
分析：學(xué)生在解題時(shí)容易把F=40 N當(dāng)作是與摩擦力平衡的力.木塊在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡力知識(shí).物體受到的重力和滑動(dòng)摩擦力是平衡力.所以滑動(dòng)摩擦力應(yīng)該等于重力的大小，即為10 N，而不是40 N.
例3甲乙兩同學(xué)體重相等，一次體育課上，甲同學(xué)以速度0.2 m/s沿豎直的竹竿勻速往上爬，乙同學(xué)以速度0.3 m/s的速度沿豎直的繩子往上爬，則甲同學(xué)受到的摩擦力
乙同學(xué)受到的摩擦力.（選填“大于”、“等于”或“小于”）.
分析：學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為繩子表面比竹竿表面粗糙，所以認(rèn)定爬繩子的乙同學(xué)受到的摩擦力大.實(shí)際上兩個(gè)人都是勻速往上爬的，人在豎直方向上都是受的平衡力，即各自受的摩擦力大小等于各自受到的重力的大小.因兩人體重相等，他們受到的摩擦力應(yīng)該是相等的.實(shí)質(zhì)上他們所不同的是竹竿的表面沒(méi)有繩子的表面粗糙，要產(chǎn)生同樣的摩擦力，對(duì)竹竿的壓力要更大些，即甲同學(xué)爬竹竿時(shí)手握竹竿要緊些.
例4用彈簧測(cè)力計(jì)在水平方向拉動(dòng)水平地面上的物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5 N，當(dāng)它的示數(shù)為4 N時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小是（ ）
（A） 4 N （B） 1 N （C） 5 N （D） 9 N
分析：如圖3，物體在水平方向上受拉力和滑動(dòng)摩擦力，因?yàn)殚_(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡知識(shí)知道拉力等于摩擦力，即此時(shí)摩擦力為5 N.當(dāng)拉力由5 N變?yōu)? N時(shí)，學(xué)生易誤認(rèn)為摩擦力始終等于拉力，拉力變?yōu)? N了，摩擦力也變成了4 N.而實(shí)際上，滑動(dòng)摩擦力大小只與接觸面粗糙程度和壓力大小有關(guān)，只要這兩個(gè)因素不變，滑動(dòng)摩擦力大小就不變.拉力由5 N變成4 N，實(shí)質(zhì)上是物體在水平方向上不在受平衡力，物體不再處于平衡狀態(tài)，即不再保持勻速直線運(yùn)動(dòng)了.
三、難判斷摩擦力的方向
例5一名中學(xué)生正腳踩著自行車在平直的公路上向左行駛（如圖4所示） ，則該學(xué)生自行車的前輪和后輪所受到的摩擦力方向分別向哪兒？若現(xiàn)在他停止踩，而讓自行車靠自身的慣性向前滑行，這時(shí)自行車前輪和后輪受到的摩擦力方向向哪兒？
分析：大多同學(xué)會(huì)誤認(rèn)為摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向都是相反的.我覺(jué)得解釋這類問(wèn)題仍然是假設(shè)物體與另一物體之間無(wú)摩擦，看該物體相對(duì)于另一物體是否有要滑動(dòng)的趨勢(shì)，先判斷出物體間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，然后再根據(jù)摩擦力不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)而是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，即摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，確定出摩擦力的方向.例5中當(dāng)自行車在被踩時(shí)，后輪是主動(dòng)輪，提供動(dòng)力，假設(shè)后輪不受摩擦力，后輪跟地面接觸點(diǎn)有相對(duì)于地面向后的運(yùn)動(dòng)，所以后輪受到的摩擦力方向向前.前輪是從動(dòng)輪，假設(shè)不受摩擦力時(shí)，前輪跟地面接觸點(diǎn)相對(duì)于地面向前運(yùn)動(dòng)，所以前輪受到的摩擦力向后.當(dāng)停止踩，而讓自行車靠自身的慣性前進(jìn)，前輪后輪在假設(shè)沒(méi)有摩擦力的情況下都有相對(duì)于地面向前運(yùn)動(dòng)，所以此時(shí)受到的摩擦力方向都向后.
總之，摩擦力方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，也可能與物體運(yùn)動(dòng)的方向相同，但一定是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.同時(shí)，摩擦力有可能是阻力也有可能是動(dòng)力.
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