学科教育论文-静摩擦力浅议.doc

学科教育论文-静摩擦力浅议摘要：当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时，就有静摩擦力产生。静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，与接触面相切，最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。关键词：静摩擦力；最大静摩擦力；平衡状态。在教学过程中，经常发现不少学生分析静摩擦力时，时常会出现错误的判断，究其原因，在于这些学生没有真正理解静摩擦力产生的条件及其特点。当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时，就有静摩擦力产生。静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，与接触面相切。为了帮助学生正确处理有关静摩擦力的问题，现介绍以下两种方法。1、根据静摩擦力产生的条件分析产生静摩擦力的充要条件是：两物体接触；两物体互相有压力；接触面不光滑；两物体间有相对运动趋势。其中前三个条件比较容易判断。但两接触物体间有无相对运动趋势成为判断静摩擦力的依据。"相对运动趋势"必须是彼此接触的两个物体互为参照物，而不是以两个物体之外的物体为参照物。通常可用假设法：先假设接触面是光滑的，看被研究的物体相对于接触面是否运动，向何方运动，即为运动趋势方向若运动则有静摩擦力，其方向与相对运动方向相反；不运动则无静摩擦力。例如：物体A与斜面保持静止，A所受静摩擦力的方向如何？分析：物体A相对于斜面有向下滑的趋势，A必受到斜面对它的静摩擦力，方向与其向下的趋势方向相反，即沿着斜面向上。再例如：试判断自行车后轮在滚动时受到的静摩擦力的方向。分析：先假设自行车后轮与地面没有摩擦力，可以明显看到后轮与地面的接触点相对与地面是向后运动的，则说明后轮相对于地面有向后运动的趋势，所以后轮受到地面的静摩擦力是向前的。2、根据物体运动状态分析根据物体的平衡条件来分析静摩擦力。当物体处于平衡状态时，可根据平衡条件F=0来分析静摩擦力。例如：如图所示，一木块放在水平桌面上处于静止状态，木块在水平方向上受到F1和F2的作用力，其中F1=10N，F2=6N，求木块受到的静摩擦力的大小。（注：上图左边直线上方标注F1，左边直线上方标注F2）分析：由于木块处于静止状态，因此木块在水平方向上合力为0，即水平向左的力等于水平向右的力，即F2+f=F1，计算可得静摩擦力等于4N。根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。如果物体处于非平衡状态，可以根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。例如：物体A放在水平放置的圆盘B上，随B一起作匀速转动，试分析物体A受到的静摩擦力的方向。分析：物体A在竖直方向上受重力G和盘对它的支持力N的平衡，而A在水平面内作匀速圆周运动，A作匀速圆周运动所需的合力（向心力），只有靠圆盘B对物体A的静摩擦力来提供，由于向心力的方向是沿半径指向圆心的，所以，静摩擦力的方向也是沿着半径指向圆心的。3、静摩擦力的大小：用较小的力推桌子，桌子没动，根据二力平衡条件，静摩擦力与较小的推力相等；用较大的力来推，若仍然不动，静摩擦力与较大的推力相等，所以静摩擦力是随着物体所受外力的大小而变化的，它的作用就是阻碍物体间发生相对运动。不过，静摩擦力并不能无限度的增加，当我们逐渐增加推桌子的力，桌子终究会动起来，在从静到动的一刹那，静摩擦力不能增加了，它达到了最大值，这个最大值叫最大静摩擦力。实验表明：最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。理解静摩擦力的含义需注意以下几点：1）静摩擦力不是一个不变的力，它随着外力的增大而增大。2）用公式算出的是最大静摩擦力，不一定是实际摩擦力。例如：用手握一个瓶子，为什么瓶子越重手握得越紧？分析：当手把瓶子握住时，瓶子在竖直方向受到了两个力的作用，向下的重力G及向上的静摩擦力F，由于处于平衡状态，所以G=F，瓶子越重，要把瓶子握住，需要的实际摩擦力越大，由于静摩擦力不会超过最大静摩擦力F。所以当瓶子较重时，瓶子与手之间必须有较大的最大静摩擦力，才能保证实际静摩擦力不超过它。手把瓶子握得紧，手与瓶子之间的正压力越大，最大静摩擦力也越大，但当最大静摩擦力增加时，实际静摩擦力并不一定增大，因此，当瓶子平衡时，它所受到的静摩擦力F总是等于物体的重量G。由本题可见，最大静摩擦力和静摩擦力是两个不同的概念。4、教师在讲授静摩擦力这一问题时，需要注意的问题有：要向学生提出"以课本为主，课前要预习，要学会读书"的要求，向学生指出静摩擦力的定义和特点，这些定义和规律是什么意思？在日常生活生产实践中，有哪些实例？可以在黑板上列出如下提纲：什么叫静摩擦力？是否两个物体接触就一定产生静摩擦力？静摩擦力和哪些因素有关？通过预习提纲引导学生边阅读边思考。帮助他们有的放矢的进行阅读教材。另外，可以通过实验更好的帮助学生理解静摩擦力，同时通过实验还可以增加趣味性。总之，在教学过程中分析静摩擦力时只要采用正确的方法，就会避免错误的判断，对于学生真正理解静摩擦力产生的条件及其特点有重要意义。