如何突破“摩擦力”理解障碍

初中物理有关力的概念中，“摩擦力”一词相对来说较难理解。本文尝试从教学实践的角度，通过扩充、加深课本知识，帮助学生解决有关“摩擦力”问题的理解障碍，以期学生对摩擦力有全面的理解。

一、摩擦力概念

摩擦力，是指两个相互接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上产生阻碍相对运动的力，这个力就叫摩擦力。

理解摩擦力概念，关键抓住其产生的条件：1、相互接触；2、做相对运动。这两个条件必须同时具备，缺一不可，即充要条件。

理解摩擦力，还必须理解“相对运动”的真正含义，“相对运动”指相互接触的物体“正在运动”或“有运动的趋势”。

二、摩擦力产生的原因

我们用肉眼看到的光滑表面，当用放大镜观察时，就会发现其表面是凹凸不平的，好像布满了高峰山谷一般。即使经车床加工的金属表面，峰高可达0.5μm，再经仔细研磨，峰高仍然有0.1μm（即100nm），但这相对于原子尺度（原子半径为0.1nm）来说仍然很大。因此，当两个物体接触时，真正接触的只是物体表面的峰丘。这些接触的的区域内，两个接触表面的原子非常接近，原子之间具有非常强的相互作有力。在接触点以外的区域，两物体表面的原子之间距离比较大（几十nm至几百nm），这些原子相互作用力比较弱，与真正接触的区域相比可以忽略不计。当两个接触面发生相对滑动时，是必要以剪切的方式破坏原来原有的接触点，使两个接触表面的凸起部分相碰撞而产生断裂、磨损，从而形成对物体相对运动的阻碍。平行于接触面而使接触点破坏所需要的剪切力，就是摩擦力。

简言之，摩擦力产生的原因是：由于物体表面是凹凸不平的，当相互接触的两个物体有相对运动时，两个物体接触的凸起部分产生断裂、磨损，阻碍了物体的相对运动，使接触点破坏所需的剪切力，就是摩擦力。

三、摩擦力的种类

1、滑动摩擦力

当一个物体在另一个物体表面上做相对滑动时，要受到另一个物体阻碍它运动的力，这种力叫滑动摩擦力。

例如：在地面拖动一根大树；小孩从滑梯上滑下；走路时等受到的摩擦力是滑动摩擦力。

2、滚动摩擦力

当一个物体在另一个物体表面上做滚动时，在表面上产生的摩擦力力叫滚动摩擦力。

例如：滚动轴承的滚珠与外壳的内表面之间；机动车辆在路面上运动时轮子与地面之间；轮船出厂下水时船底与圆木之间等受到的是滚动摩擦力。

3、静摩擦力

当两个物体处于相对静止时，我们用不大的力来推动其中一个物体时，没有推动；或把物体放置在斜面上静止；或把物体压在墙壁上静止等，这时物体虽然静止，但物体有向某一个方向运动的趋势，这时阻碍物体相对运动的力，叫静摩擦力。上述三种情况下，其中推力与摩擦力、重力沿斜面向下的分力与摩擦力、重力与摩擦力，其大小相等、方向相反，彼此平衡，故物体处于静止状态。

以推桌子为例，逐渐增大对桌子的推力，如果桌子仍然不动，静摩擦力仍跟推力彼此平衡，由此可见静摩擦力随推力的增大而增大。但静摩擦力的增大有一个限度，静摩擦力的最大值叫最大静摩擦力。推力超过最大静摩擦力，就可以把桌子推动了。最大静摩擦力等于使桌子开始运动时所需的最小推力。

四、摩擦力三要素辨析

1、摩擦力的作用点：在两个物体的接触面上。

2、摩擦力的方向：总跟接触面相切，并跟物体的相对运动方向相反。

例如：人走路时，脚向后蹬，人向前运动，这时脚与地面之间的摩擦力与人运动方向相同；使用后轮驱动的车辆，其后轮与地面的摩擦力方向与车辆运动的方向相同，前轮与地面的摩擦力方向与车辆运动的方向相反。

3、摩擦力的大小

由于使物体运动（或有运动趋势）的力与摩擦力彼此平衡，利用平衡观点，可知摩擦力与使物体运动（或有运动趋势）的力大小相等。

五、应用实例