关于摩擦力教学的几点体会

关于摩擦力教学的几点体会

摩擦力是初中物理教学中的一个难点，同学们对这部分知识总觉得不好把握，究其原因，主要还是对基本概念和基本定义的，理解不到位造成的。下面列举几个最容易产生疑惑的问题。

一、摩擦力的大小跟接触面积有关吗?

我们经常遇到这样的问题，一块砖平放、侧放、竖放时分别水平力拉着它在水平桌面上运动，三种情况受到桌面的摩擦力是否相同？（接触面粗糙程度一定）。答案是肯定的，但是很多同学回答的却是平放时摩擦力最大，竖放时摩擦力最小，因为平放时接触面积最大。而竖放时接触面积最小。事实上在表面比较凸的地方才相互接触，而大多数地方是不接触的，实际的微观接触面积远小于视宏观接触面积，摩擦力只与实际接触面就成正比，在一般情况下实际接触面积又与表面上的压力成正比，所以摩擦力与压力成正比，与接触面积（宏观的视接触面积）无关。

二、是否接触面越光滑摩擦力就越小？

摩擦力在本质上是相互接触的两物体，细微的凹凸相互咬合及两物体间相互接近的分子互相吸引所致。摩擦力产生的根本原因是：分子接近到一定程度会相互吸引。摩擦面越光滑摩擦力越小，证明凹凸相互咬合产生摩擦力。但摩擦面太光滑会使实际接触面增大，分子间吸引力增大，反而加大摩擦力。

三、是否压力越大摩擦力就一定越大 ?

很多同学容易把滑动摩擦和静摩擦混在一起，不加区分，认为只要

压力越大摩擦力就越大，其实这种说法要区分是哪种摩擦，若是滑动摩擦,而接触面的粗糙程度又一定，则压力越大摩擦力越大是正确的。但若属于静摩擦则不成立，如图一所示用当力f将物体g 压在竖直的墙上静止不动时，若再增加f的大小，物体仍然处于静止状态，。即f与g是一对平衡力，此时墙对物体的静摩擦力保持不变，始终等于物体的重力（物体尚未滑动时静摩擦力始终自动调节它的大小使之和使物体产生运动的力相等），与压力无关。

四、摩擦力是否都是阻碍物体运动的力？

这个问题涉及到摩擦力的方向是如何确定的，一些同学认为摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反，所以得到错误的结论，实际上摩擦力的方向与物体接触面的相对运动方向或有相对运动趋势的方向相反。例如，当人走路时，人与地面的接触面是脚掌，而脚掌是向后蹬的，有向后运动的趋势，故摩擦力是向前的。人走路正是利用了摩擦力。同理当人爬杆时，人的手掌是向下拉的，有向下运动的趋势，故摩擦力是向上的，所以在考虑摩擦力方向时必须具体问题具体分析，把物体整体的运动方向和接触面的运动方向及运动

趋势方向不要混为一谈，否则就不能得到正确的结论。

五、到底什么是滚动摩擦，滚动摩擦是怎么产生的？

在学习摩擦力过程中有些同学会提出这样一个问题;即当自行车车胎内气很少时，为什么骑车很费力？

当圆柱体沿直线作无滑动的滚动时，它不能永远滚动下去，而是越

滚越慢，最后停下来，这是什么原因呢？

假设圆柱体顺时针向右转动，因为圆柱体的运动是无滑动的滚动，所以不会有滑动摩擦力，但有静摩擦力f，如图二，f与质心运动的方向相反，因此圆柱体质心的速度（平动速度）逐渐减小，但f 对质心的力矩（类似杠杆中的力和力臂的乘积）却与转动的角速度的方向相同，它应该加大圆柱体转动的角速度，而事实上转动角速度又确实和平动速度一样，同时都在减小着。这是因为事实上还存在着另一个力矩，它的方向和f的力矩方向相反，而且它的值超过f的力矩的值，因为能使圆柱体的角速度逐渐减小，最后停下来，

这个力矩就是滚动摩擦力矩，这种摩擦叫滚动摩擦。

滚动摩擦的产生是由圆柱体和地面接触过的形变引起的，圆柱体和地面都不是绝对刚性的，圆柱体由于本身的重力而陷入地面，两个接触面都发生变形，圆柱体向前滚动时，由于前方地面的隆起，使地面对它的支持力n并不通过圆柱体的质心，而在质心的前方，支持力对于质心的力矩与圆柱体的滚动方向相反，使圆柱体的转动角速度减小，这个力矩成为滚动摩擦力矩，滚动摩擦力矩的大小等于压力（支持力n）与圆柱体竖直中心轴到地面支持力n的垂直距离的乘积。

滚动摩擦力矩减小圆柱体的转动角速度，但因n是垂直于水平方向，所以并不影响质心的平均速度，圆柱体的着地点仍有向前滑动的趋势，于是仍有水平摩擦力f，指向后方，与圆柱体质心的速度相反，n与f的合力r就是地面施于圆柱体的总力。如图（三）

当自行车车胎气少了，车轮的变形程度加大，使滚动摩擦力矩加大，使轮子转动的角速度很快减小，所以骑车就很费力。