用“四问法”展开摩擦力教学

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人教版高中物理必修1中《摩擦力》一节，既是物理力学教学的重点，也是难点.利用“四问法”可有效突破和掌握摩擦力.

第一问有无摩擦？

摩擦力属于条件性的接触作用，必须符合一定的条件才具有.其存在的条件有：（1）相互接触且接触处有弹力存在.（2）接触面粗糙.（3）有相对运动或相对运动趋势.以上三个条件只有同时满足，才能判定摩擦力的存在，缺少任一条则摩擦力为零.

例1如图1，足够长水平传送带以速度v0顺时针传动，将小物块m轻放于最左端，接触面粗糙.判断m向右运动中是否受摩擦力作用？

分析物块（1）m加速阶段，三个条件同时满足，所以受到摩擦力的作用；

（2）m速度为v0后，不满足第三个条件，所以匀速阶段不受摩擦力作用.

第二问何种摩擦？

摩擦力的种类分为三种（1）滑动摩擦力（2）静摩擦力（3）滚动摩擦力.（中学阶段以前两种为主）区别它的种类将直接影响摩擦力大小和方向等的求解.条件（3）中，若具有相对运动，则为滑动摩擦力；若具有相对运动趋势，则为静摩擦力.

例2如图2，足够长平木板B静止在光滑水平面上，其上放有小物块A，A，B间接触面粗糙.

（1）若对B施加水平恒外力F1，A最终自B左端滑落，请判定A所受摩擦力的种类.

（2）若对B施加水平恒外力F2，使A，B一起共同加速，请判定A所受摩擦力的种类.

分析（1）两物体间具有相对运动，A所受应为滑动摩擦力.（2）A、B一起加速，即相对静止，但A相对B具有相对运动趋势，所以A受到了静摩擦力的作用.

第三问方向怎样？

“滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，摩擦力的方向始终与接触面平行”.部分同学在学习中会曲解上述的两个结论，错误理解为摩擦力的方向与运动方向（运动趋势方向）相反，造成学习的障碍.对相对运动（趋势）的理解应首先明确参考系为摩擦力的施力物体，而不是习惯中的“大地”参考系.其次“相对运动趋势方向”可理解为：假定该摩擦力突然消失时，具有的相对运动方向.

例3题设同“例2.”请判定两问中，A所受的摩擦力的方向.

分析（1）相对“B”，A具有向左的运动，所以受到了向右的摩擦力.请注意此问中的A的对地运动方向是向右的，摩擦力也是向右的.

（2）A相对B运动趋势方向的判定如下：若摩擦力突然消失，B加速、A匀速.A相对B向左运动.所以A相对B的运动趋势方向向左.A受到的摩擦力向右.

第四问大小为多少？

滑动摩擦力的大小可以用公式f=μN求解，而静摩擦力不能使用该公式求解；两者都可用动力学的关系综合求解.

例4如图3，质量为m的静止小物块与足够高的竖直墙壁接触，释放小物块同时让水平力F由零逐渐增大，请判定小物块所受的摩擦力大小的变化规律.已知物块和墙壁间的动摩擦因数不变.

分析对小物块受力分析，F=N，所以N也逐渐增大.首先，小物块下滑，受到了滑动摩擦力的作用，f=μN所以摩擦力逐渐增大；后来，减速直至停止不动，停止后，受到的为静摩擦力，其大小f=mg恒定，不随F的变化而变化.

当然，“四问法”中的每一问一般都不是孤立的，存在着相互的内在联系.在综合题中必须前后兼顾，才能给出正确的判定.

例5如图4，θ=37°，上下端AB长16 m，小物块与皮带间动摩擦因数μ=0.5，传送带逆时针匀速传动且v0=10 m/s，小物块由A点轻放，求它滑至B点所需的时间多少？

分析物块下滑中，v

a1=gsinθ+μgcosθ=10 m/s2；

由于Gx=mgsinθ，f=μmgcosθ，且Gx>f，所以当物块v=10 m/s后，不可能与传送带相对静止匀速向下运动，而应以新的加速度继续加速向下运动，相对于传送带物块的运动方向改为沿带向下，受到了沿带向上的滑动摩擦力，加速度

a2=gsinθ-μgcosθ=2 m/s2.

本题的误判多出现在（1）把第一阶段的摩擦力方向以为向上，（2）认为全程只有一种运动规律，（3）把第二阶段的摩擦力以为是静摩擦力.

答案2 s

综上所述，在《摩擦力》教学中，以“四问”为教学主线，紧扣教材并匹配相应的习题讲解，一定有助于学生对本节内容的理解，提高学习的效率.