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摘 要：文章就沪科版初中物理《科学探究：摩擦力》课程的相关教学难点展开分析，将摩擦力 归类成产生条件、方向判定和大小计算三类问题，并且结合例题分析和论证.以期为初中物理摩擦 力教学的优化提供有效路径，实现学生物理学科核心素养的有效培养.
摩擦力问题是初中物理课程中的教学重点和难 点，也是中考的常见考点.在《科学探究：摩擦力》中 展开了对力学等有关科普知识的进一步探究.在该 课程的教学过程中，教师希望通过分类处理法使学 生更进一步认识摩擦力.对此，教师要梳理出学生解 题过程中容易出现的常见错误，了解学生的思维方 式，针对这些错误和不正确的思维方式来开展教学 设计，进行实例分类和说明，帮助学生建构出全面完 善的摩擦力知识体系.
1 初中物理摩擦力教学的难点分析
摩擦力在日常生活中的应用范围很广，生活中 有很多摩擦力应用的实例，学生解题时存在的各种 问题如下：一是不能正确判断是否有摩擦力;二是误 认为摩擦力的方向与物理运动方向相反;三是将滑 动摩擦力与静摩擦力的计算方法混淆，不会计算摩 擦力的大小.
导致学生存在上述疑问的根源，主要是因为课 程内容中并未清晰地把滑动摩擦能力与静态摩擦力 区分开来进行介绍，而只是用摩擦力进行阐述概念， 老师在讲解过程中，也没有细分处理，因此学生在面临不同情境下的摩擦力时，无法正确处理问题.所以教 师需要使用分类处理的方法来掌握并理解摩擦力.
2 摩擦力的产生条件
产生的共同条件是：
A. 物体彼此相互接触，而且因相互挤压产生了 弹性形变
B. 两物体的相互接触面粗糙
C. 两物体之间有相对运动的趋势或者发生相 对运动
其中，C 条件很容易让学生将滑动摩擦与静摩 擦混淆在一起.解决策略主要有两种：
策略 1 假设法
首先选取两个接触的物体，假设表面非常光滑， 判断物体有没有出现打滑现象，如果没有，说明原来 就没有相对运动趋势，如果存在，则反之[1] .
例 1 一 根质量分布均匀的细棒斜着靠墙而 立，细棒保持静止，竖直墙壁十分光滑，水平地面凹 凸不平，请问细棒受到了哪些力的作用?
解析 先从竖直方向上分析，细棒受到的作用 力分别是重力 G 和地面的支撑力 N1 ; 从水平方向分析，竖直墙壁对细棒施加了向右的支持力 N2 , 竖直 墙面光滑，表明墙面跟细棒的接触点并无摩擦力;假 如水平地面光滑，那么就没有力和竖直墙壁对细棒 施加的支持力 N1 保持平衡，细棒必然会向右滑行，但细棒保持静止状态，只有此时细棒下端要受一水平且向左的静摩擦力f作用，才处于静止状态.所以细棒一共受了四个力的作用.如图 1 所示.
策略 2 类比法
在处理同方向运动、相对静止且接触的两物体 之间有没有摩擦力时，经常使用类比法来进行分析. 众所周知，在同一辆正常行驶的公共汽车内，站立的 旅客因为安全因素往往必须用手抓住车厢顶部的横 杆形扶手.这可能有以下三个体验：
在汽车起动或加速时，因为惯性，乘员身子要向后 倾(注意车运动与乘客倾斜方向相反)，而此时手将会 沿着横杆产生明显的向后滑行的运动趋势，因此抓住 横杆的手指会对车施加一个向后的拉力来“平衡”因为 人与车出现相对运动趋势而产生的静摩擦力，此时人 对横杆的静摩擦力向后，横杆对人的静摩擦力向前.
同理，在汽车前进中制动或降速时，因为惯性， 乘客身子要往前倾( 注意车运动与乘客倾斜方向一 致)，此时手将会沿着横杆产生明显的向前滑行的 运动趋势，因此抓住横杆的手指也会对车施加一个 向前的推力来“平衡”因为人与车出现相对运动趋 势而产生的静摩擦力，此时人对横杆的静摩擦力向 前，横杆对人的静摩擦力向后.
在汽车匀速直线运动时此时抓住横杆的手指并 没有沿横杆产生向前或向后滑的运动趋势，也就是 说，此时手指与横杆之间并没有静摩擦力[2] .
对比上面三种情况，将物体 A 、B 叠放在水平面 上且保持 A 与 B 整体处于相对静止状态时，A 与 B 整体因为受到牵引力 F 的作用匀速向右运动.此时 可以将 B 物体视作公交车，B 物体上面的 A 视作乘 客，当物体 A 和 B 向右加速运动时，因为惯性，物体 A 将出现沿物体 B 向左滑行的趋势( 根据类比此时 方向相反)，所以物体 A 和物体 B 之间会产生静摩擦力，且 B 对 A 的静摩擦力方向向右.物体 B 和地 面之间则会产生滑动摩擦力，地面对 B 的滑动摩擦 力方向向左;反之，如果 A 与 B 向右做减速运动，因 为惯性，物体 A 将出现沿物体 B 向右滑行的趋势 ( 根据类比此时方向一致)，所以物体 A 和物体 B 之 间会产生静摩擦力，且 B 对 A 的静摩擦力方向向 左.物体 B 和地面之间依旧存在地面对 B 向左的滑 动摩擦力;当 A 和 B 保持匀速运动时，A 和 B 之间没 有相对运动的趋势，两者之间不会产生静摩擦力，但 地面对 B 有向左的滑动摩擦力.
例 2 水平传输带上的物体随着传输带一起向 右移动，物体速度逐渐慢慢变大，可以分析物体所受 到的力有( ) .
A . 重力、传输带给的支持力
B . 重力、对传输带的压力
C . 重力、传输带给的支持力、向右的摩擦力
D . 重力、传输带给的支持力、对传输带的压强
解析 因为水平传递带上的物体不断向右移动 且速度逐步变大，利用类比方法表明，物体有向左相 对运动的趋势，故水平传输带对物体有向右静摩擦 力;物体在竖直方向上的重力大小跟传输带提供的 支持力大小相等，方向相反.故 C 正确.
3 关于摩擦力方向的判断
对于滑动摩擦力来说，因为题目中的研究对象通 常都是相对地面或是相对于地面上静止的物体运动， 所以研究的相对运动，如果物体运动方向可以断定，物 体所受的滑动摩擦力方向就和物体的运动方向相反.
对静摩擦力来说，因为在题目的叙述中人们所 认识到的物体( 即研究对象)移动方向，通常是从研 究对象周围的相对于地面或相对于地面上静止的其 它物体来说的，而在研究对象和与它有直接联系且 产生静摩擦力的物体之间并不会产生相应移动，而 处于相对静止.由于研究对象相对于接触对象的相 对运动趋势的走向与人们所认识的运动方向不同， 使得静摩擦力方向可能跟物体运动方向相反，也可 能跟物体运动的方向相同[3] .
例 3 人往东边走时，受到的摩擦力方向 .
解析 人们所认识到的运动方向都是人开始相 对于地面向东前行.人是依靠静摩擦力来前进的，走 路时脚底跟地面有向后运动的趋势，此时脚底跟地 面的相对运动趋势朝西，所以静摩擦力朝东.
例 4 在杂技选手匀速向上攀爬竹竿和顺着竹 竿匀速下降的二个动作中，对于运动员所受摩擦力 的方向，以下说法相对的是( ) .
A . 都向上
B . 都向下
C . 爬竿时向下，下滑时向上
D . 爬竿时向上，下滑时向下
解析 当杂技选手匀速向上攀登竹竿时，不难 看到运动员人体在上升，主要依靠的就是手指与竹 竿之间的摩擦力，而此时由于手指紧密地握在竹竿 上，虽不会相对于竹竿运动，但手指却有着沿竹竿下 降的趋向，所以在向上攀登竹竿时，每次握紧竹竿手 指所得到的都只是静摩擦力，静摩擦力的方向和沿 竹竿下滑趋势方向相反，所以方向向上;当沿竹竿匀 速滑动时，由于手指相对竹竿下滑，手指和竹竿间会 产生滑动摩擦力，滑动摩擦力与物体相对运动的方 向相反，所以答案选 A.
4 关于摩擦力大小的求解
4. 1 二力平衡法
假如物体在水平表面保持匀速直线运动，滑动 摩擦力f的大小和物体受到的水平拉力 F 或推力 F 的大小是相等的，计算出 F 就等于计算出 f, 滑动摩 擦力的大小也得以确定.
4. 2 决定因素法
假如物体在运动过程中挤压地面的压力始终不 变，接触面的粗糙程度始终不变，那么物体和地面之 间产生的滑动摩擦力也是固定不变的.此时物体不 管是匀速运动，还是变速运动均不改变滑动时摩擦 力的大小.
例 5 放在水平地板上的物体，受方向固定的水平拉力 F 作用，可以根据图 2 中图像 F - t 和 v - t得到，当 t = 1 s 时，物体受到的摩擦力是 N , 当 t = 3 s 时，物体受到的摩擦力是 N.分析 物体在水平方面接受水平拉力 F 和摩 擦力f两种作用力的影响，而在各个的具体时间阶 段摩擦力的特性也有所不同.
解析 由 v - t 图像可知，在 0 ~ 2 s 内，由于物体保持静止状态，所以均受静摩擦力作用;在 2 ~ 6 s 内，不论物体进行加速运动还是保持匀速运动，物体都处于运动状态，其受到的摩擦力都是滑动摩擦力.
又由 F - t 图像可知，在 0 ~ 2 s 内，物体受 3 N 水平拉力而保持静止，根据二力平衡法来求解，在 0 ~ 2 s 内，静摩擦力大小等于水平拉力 F , 为 3 N;在 4 ~ 6 s 内，物体保持匀速直线运动，物体受到的滑动摩擦力 也等于水平拉力 F , 大小为 5 N;最后分析在 2 ~ 4 s 内，物体获得了 7 N 的牵引力但做的是加速运动，根 据“决定因素法”可知，物体对地面施加的压力没 变，地面的粗糙程度没变，所以滑动摩擦力依旧为 5 N. 所以，答案依次为 3 N 和 5 N .
综上可知，初中物理教材对摩擦力的分析介绍 较为简略，教师要围绕该内容来进行补充完善，对摩 擦力问题进行拓展延伸，全面深入地引导学生去分 析摩擦力的分类、方向及大小计算等问题，如此才能 帮助学生建构出完善的摩擦力知识结构体系.
参考文献：
[1] 黄荣金.初中物理教学中实施分层教学策略的探析—以沪科版八年级《 科学探究：摩擦力》为例[ J] . 考试周刊，2021(04) : 109 - 110 .
[2] 肖秋芳.巧妙应用滑动摩擦力与支持力的合力方向 不 变 解 题 [ J ] . 中 学 理 科 园 地，2018 , 14(05) : 39 - 40 .
[3] 梁志辉.攻陷“初中物理摩擦力问题”[J] . 试题与 研究，2019(22) :28.
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