对高中物理教材必修1《摩擦力》一节编排的一点建议

顾爱芬 潘华君

摘 要：本文对“人教版”教材《摩擦力》一节例题的分析和处理提出了几点建议。

关键词：教材；摩擦力；例题处理；动摩擦因数

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）2-0076-2

1 问题提出

作为教材的文本表述，要求做到“概念的表述应该力求精准而深刻，逻辑的线索应该力求清晰而严密”，而作为“生活中物体的道理”的物理这门学科来说，我们一方面要学习前人总结出的规律、知识，培养学生严密的逻辑思维和分析问题、解决问题的能力；另一方面更要让学生掌握前人科学的思想方法，引领学生敢于向传统的理论和观念提出挑战，勇于提出自己的想法。

在“人教版”普通高中课程标准实验教科书《物理 必修1》《摩擦力》一节中，有两处笔者觉得值得探讨：一是概念中对压力的表述和分析，觉得不够精准，而为了配合该概念的应用而举的例题中力的示意图更是让学生混乱；二是所举例题容易让学生形成思维定势，总认为弹力会等于重力。分析如下：

书上定义：滑动摩擦力的大小跟压力成正比[1]。

例题：在我国东北寒冷的季节，雪撬是常见的运输工具。一个钢制滑板的雪撬，连同车上材料的总重量为4.9×104 N。在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪撬匀速前进？

分析 从图1中可以看到与这个问题相关的几个力。马对雪撬的拉力可以近似为沿着水平方向。因此，雪撬在水平方向受到两个力的作用：马的拉力F1、冰道对雪撬的滑动摩擦力F2。在这两个力的作用下，雪橇匀速前进。

由于二力平衡，匀速前进时马在水平方向的拉力F1与摩擦阻力F2大小相等，即F1=F2。滑动摩擦力F2的大小可以由F=μFN求出，其中FN是雪橇对地面的压力，它的大小等于雪橇的总重量G。钢与冰之间的动摩擦因数μ可以在表中查出。重量G是已知的，由此可以求出F2，进而求出马在水平方向的拉力F。

解 G=4.9×104 N，μ=0.02。雪橇匀速运动，拉力与阻力大小相等，所以F1=F2，F2=μFN。而FN=G，所以F1=μG，代入数据得F=0.02×4.9×104=980 N。马要在水平方向用980 N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。

2 三点不足

2.1 造成学生不明确研究对象

书上为了与前面滑动摩擦力的定义统一，对该例题进行受力分析时，一会是对雪橇受力分析，一会又是对地面受力分析，研究对象不明确。这既是学生很容易忽视的一个问题，甚至也是有的老师都没有去重视的问题。事实上不管是用牛顿第二定律还是用动能定理解决问题，明确研究对象都是至关重要的，到后面用牛顿第二定律处理连接体问题时，许多学生由于研究对象不明确，在应用时都不知道该如何判断；同样，在运用动能定理解决问题时由于研究对象不明确，应用时不能明确是某个物体的动能还是整个系统的总动能。归根到底都是由于研究对象不明确！而作为教科书在这儿这样处理，对于初学者来说第一印象更为深刻，更容易造成研究对象的不明确。

2.2 造成学生受力分析的混乱

受力分析是高中物理基础中的基础，贯穿于物理学的始终，却又是学生掌握时的重点和难点。如果受力分析对了，题目基本上也就成功一半了。特别是对于初学者来说，受力分析更是难点中的难点。其中，最容易犯的错误之一就是会把物体施给另一个物体的力分析进去。而此例题就有这样的误导作用，分析了雪橇对地面的压力，造成学生受力分析的混乱。

2.3 造成学生概念不清

相信只要是在一线的老师，都知道学生对滑动摩擦力的计算还经常犯的一个错误就是不管什么时候接触面上的弹力总等于物体的重力，即F1=μG，而不去分析哪个面上受到的摩擦力就应该与该接触面上的弹力成正比。而在此也有这样的误导，没有突出和强调应该与接触面间的弹力成正比，而弹力并不一定等于重力。这儿由于所学知识的局限，只会计算平衡力。因此，这儿物体所受的弹力正好等于物体所受的重力。

3 两点建议

建议1 针对教材中滑动摩擦力的定义及例题有上述不足，笔者在此提出一些改进建议，以对物理教材的进一步完善提供参考。把定义表述为：滑动摩擦力的大小与该接触面上的弹力成正比。也就是说该物体在哪个接触面上受的滑动摩擦力就应该与该物体在该接触面上受的弹力成正比。这样说有3层意思：一是让学生要明确研究对象，是哪个物体受到的摩擦力；二是让学生明确哪个面上物体受到的摩擦力；三是让学生明确是哪个面上的弹力。笔者认为，从这里开始应该慢慢地引导学生进行受力分析，首先明确研究对象，其次从重力、弹力、摩擦力逐个分析。

例题处理：明确研究对象是雪橇，然后从重力、弹力、摩擦力逐个分析。即雪橇受到4个力的作用，如图2所示：即雪橇所受的重力G，马对雪橇的拉力F1，地面对雪橇的支持力FN，地面对雪橇的摩擦力F2。根据初中所学的知识，马对雪橇的拉力和地面对雪橇的摩擦力是一对平衡力，所以F1=F2。重力和地面的支持力是一对平衡力，所以FN=G。所以F1=μG，代入数据得F=0.02×4.9×104=980 N。马要在水平方向用980 N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。

建议2 F2=μFN中的FN，哪个接触面上的摩擦力就应该与哪个接触面上的弹力成正比，而这个弹力并不一定等于重力。这一点是我们学生经常容易犯的错误之一，因为第一印象深刻，所以导致后面的学习中通常不去考虑接触面上的弹力多大，总认为等于重力。因此，在这儿先说明一下：并不是任何时候接触面上的弹力都等于重力，由于现在所学知识的局限，只会计算平衡力，根据平衡力算出这个面上的弹力刚好等于重力。因此，建议在书上可以再举一例。

例 如图3所示，用50 N的水平推力F将重24 N的物块压在竖直墙面上，物块沿墙面下滑，物块与墙面间的动摩擦因数μ=0.4，试求：墙面对物块的滑动摩擦力大小。

解 对物体进行受力分析：竖直向下的重力，外加的压力F，垂直于接触面的支持力，平行于接触面与相对运动方向相反的摩擦力，如图4所示。因为水平方向上F与N为平衡力，所以N=F=50 N，而由于f=μN=0.4×50=20 N，说明这里的N并不等于重力，以此进一步让学生理解什么是接触面上的弹力。

参考文献：

[1] 人民教育出版社 课程教育教材研究所.普通高中课程标准实验教科书《物理 必修1》[M].北京：人民教育出版社，2003.

（栏目编辑 邓 磊）