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标题	谈教材中摩擦力方向表达的不准确性问题
范文	唐权 学习物理的人都清楚，在物理中，公式、定律的描述必须准确明了，一个模糊的描述会给学习的人带来很多判断和运用上的困难. 在人民教育出版社出版的高中物理（人教版）第一册第三章第3节“摩擦力”中，对摩擦力方向的判断是这样描述的“静摩擦力的方向总沿着接触面（如果接触面是曲面，静摩擦力的方向与接触面相切），并且跟物体相对运动趋势的方向相反”；“滑动摩擦力的方向总沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反”. 在山东科学技术出版社出版的高中物理（司南版）第一册第四章第3节“摩擦力”中，对摩擦力方向的判断是这样描述的“滑动摩擦力的方向总与接触面相切，并且与物体的相对运动方向相反”；“静摩擦力的方向总是与接触面相切，并且与相对滑动趋势的方向相反”. 在高中阶段，力学是学习的重点和难点，也是考试的重点.其中最难学的算是摩擦力，它的方向判断，真叫人模棱两可，似是而非.对课本上的这一描述，总是很难让学生真正的从定义上把方向弄清楚，对其进行准确判断. 1 究其原因 有两点描述不够准确，或者说不够明了.致使学生非常模糊！ 1.1 相对的参考系不清楚 如图1，传送带沿顺时针方向以 （相对地面）做匀速运行，此时刻工件A正以v2（相对地面）的速度向右运动，且v2对于A所受传送带的摩擦力的方向，有的说向右，有的说向左.就是因为学生不知道相对的参考系是哪一个，是相对于地面，还是相对于传送带；还有的学生还会以工件A为参考系，这就使问题复杂化了. 1.2 对“相对” 的模棱两可 “相对运动的方向相反”中“相对”二字是哪一个相对于哪一个的理解，比如上面，是物体相对于传送带呢，还是传送带相对于物体，对于这一问题也是不太清楚的. 究其上面的两个原因，都是描述的不够准确造成的.假如[JP3]将判断的条件进一步描述清楚明了一些，就能够更准确的判断了. 2 解决方式 现在我们先做一个规定，把我们所要研究的对象或者要判断其受力的物体作为受力物体，对该物体施加力的物体叫做施力物体，把上面的条件改为“滑动摩擦力的方向总与接触面相切，并且总与受力物体相对于施力物体的相对运动的方向相反”；“静摩擦力的方向总与接触面相切，并且总与受力物体相对于施力物体的相对运动趋势的方向相反”. 这样一来，物体和相对运动情况就完全清晰了，学生用起来就不会出现上面的问题 3 判断步骤 （1）确定受力物体（研究对象）和施力物体（2）以相应的施力物体为参照物（或参考系） （3）判断受力物体相对于施力物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向 （4）由定义得出结论 4 实例解析 例1 某人用水平推力F拉着木箱在水平地面上前进，问木箱所受摩擦力方向？若木箱未被拉动呢？ 解析 木箱为受力物体，所受摩擦力的施力物体为地面，所以以地面为参照物，木箱（受力物体）相对于地面（施力物体）向前运动，可判定所受滑动摩擦力方向向后，阻碍物体的运动. 同理，若木箱未被拉动，参照物仍为地面，木箱在拉力作用下有向前运动的趋势，可判定木箱所受静摩擦力方向亦向后，阻碍木箱的运动. 例2 如图2，传送带沿顺时针方向以v1（相对地面）做匀速运行，此时刻工件A正以v2（相对地面）的速度向右运动，且v2解析 工件A是受力物体，所受摩擦力的施力物体为传送带，选传送带为参照物，A相对于传送带在向左运动，所以工件A所受滑动摩擦力方向向右，该力使工件A加速运动. 对于传送带受摩擦力的方向（还没有学牛顿第三定律，只能用定义判断），传送带是受力物体，工件A是施力物体，所以以工件A为参照物，皮带相对于工件A向右运动，所以受到A给他向左的摩擦力. 例3 分析人走路时，后脚所受摩擦力的方向，假设脚不打滑. 解析 摩擦力的受力物体是人的脚板，施力物体为地面，选地面为参照物，当后脚用力向后蹬地时，脚板有向后滑的趋势（若地面光滑，则脚将后滑），可知脚板所受静摩擦力向前，此即为人前进的动力. 例4 分析人骑自行车前进时，自行车前后轮所受地面的摩擦力方向，假设车轮不打滑. 解析 因为是分析地面对前后轮的摩擦力方向，车轮是受力物体，地面是施力物体，所以选地面为参照物，分析前后轮的相对运动情况. 自行车后轮是主动轮，对车轮上与地面接触的点来说，有向后运动的趋势，故所受静摩擦力方向应向前，此摩擦力为动力，牵引自行车前进. 自行车前轮被车的架体推着前进，对前轮上与地面接触的点来说，有向前运动的趋势，故所受静摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力之一. 若人推车前进而非骑车前进，同理可分析得到前后两轮所受摩擦力均向后为阻力的结论. 例5 如图3，工件A静止在绕中心O匀速转动的水平转盘上，问工件A所受摩擦力的方向.若转盘加速转动，假设A仍相对转盘静止，摩擦力方向又如何？ 解析 工件A为受力物体，所受摩擦力施力物体是转盘，选转盘为参照物. 转盘匀速转动时，工件A在切向与转盘一起匀速运动无相对运动趋势，而在法向却有远离中心O的运动趋势，所以受到指向中心O的静摩擦力f法. 转盘加速转动时，工件A不仅在法向仍有远离中心O的运动趋势f法，而且在切向由于惯性，有保持原来较小速度运动而具有的与线速度v方向相反的运动趋势，受到与v方向相同的的静摩擦力f切，所以工件所受静摩擦力的合力应指向如图4（俯视图）所示方向，既阻碍法向的运动趋势又阻碍切向的运动趋势. 其实该静摩擦力在法向的分量提供工件圆周运动所需的向心力，而切向的分量提供工件A切向的加速度，因此根据工件的运动状态亦可分析出其静摩擦力的方向. 从以上可知，将判断条件准确化，可以使学生更容易，更准确的判断摩擦力的方向，减少给学生带来更多判断上的困扰，这也是对物理公式、概念定律描述必须的方式.
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