高中物理摩擦力易错点分析

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  摘 要:摩擦力是初学者遇到的较难的力,是高中物理教学的重点和難点,也是历年高考的热点,它变化无常,素有“魔鬼力”之称,学生在平时练习和考试中,凡是有摩擦力出现的地方,错误率都比较高。造成这一现象主因是学生对动、静摩擦力不分,乱套公式,摩擦力相对运动或相对运动趋势难以判断。本文对摩擦力的易错点进行归纳分析,供初学者学习摩擦力时参考,帮助学生顺利渡过难关。
  关键词:滑动摩擦力;静摩擦力;相对运动;相对运动趋势
  错误一 动、静不分,死套公式
  学生学了滑动摩擦力公式后,都用f=μN计算摩擦力。
  如图用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)下列说法正确的是( )
  A.瓶中油越多,手必须握得越紧
  B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大
  C.不管手握得有多紧,油瓶受到的摩擦力总是一定的
  D.以上说法都不正确
  学生会选择B。学生要学会首先要判断是什么类型的摩擦力,静摩擦力用平衡条件或牛顿第二定律求解,只有滑动摩擦力才能用f=μN计算;其次要理解静摩擦力与压力无关,只有最大静摩擦力才与压力有关。
  错误二 只关注“运动”而忽略“相对”
  摩擦力的方向是与相对运动或相对运动方向相反。
  如图倾角为α的传送带上有一物体,在下列情况中说法正确的是( )
  A.传送带匀速将物块由低处运往高处,物块所受的摩擦力方向沿传送带向上
  B.传送带匀速将物块由高处运往低处,物块所受的摩擦力方向沿传送带向下
  C.传送带匀速将物块由低处运往高处,物块受到的是滑动摩擦力
  D.传送带匀速将物块由低处运往高处,运送的速度越大,物块受到的摩擦力越大
  学生会选择B、C、D中的选项。首先,学生要明白摩擦力是与相对运动或与相对运动趋势方向相反,是相对于物块所接触的面,不是与运动方向相反;其次要强调滑动摩擦力f=μN只与μ、N有关,与物体的速度和接触面积无关。
  错误三 不会求压力,总把重力当压力
  重力和弹力是学摩擦力之前已学的两种力,学生也知道这是两种不同的力,但学生受到初中简单题型的影响,认为重力在数值上就等于压力(或支持力)。
  如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上,此时重力为G的物体沿墙壁匀速下滑,若物体与墙壁之间的动摩擦因子为μ,则物体所受摩擦力的大小为( )
  A.μF B.μF+G C.G D.μG
  基础较弱的学生会选择D,原因是学生对滑动摩擦力公式f=μN中的N认为就是重力,所以教师在初始教学中一定要纠正学生这一错误的的观点,要明确告诉学生,压力与重力不是同一种力,只有对物体进行正确的受力分析,通过平衡条件或正交分解法求出压力(或支持力),然后带入公式正确求解。
  错误四 动、静并存时,思维不清
  如图所示,在水平桌面上放一块重为GA=20N的木块,木块与桌面间的动摩擦因子μA=0.4,在木块A上加一块重为GB=10N的木块B,B与A之间的动摩擦因子μB=0.2,那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时,对木块A的水平拉力应为_____;此时木块B受到木块A的摩擦力为_____.
  此题错误主要是:B是运动的,A、B间的摩擦力大小用滑动摩擦力公式求解。解决此类问题首先要学会整体法和隔离法;其次要对受力物体进行正确受力分析,掌握求摩擦力的基本方法。
  错误五 多过程运动中摩擦力变化无常
  在多过程运动过程中,摩擦力会根据条件的变化,它的大小、方向也会跟着变化。
  ■
  如图,水平的传送带AB长为20m,以2m/s的速度顺时针做匀速运动,已知物块与传送带间动摩擦因子为0.1,把该物块由静止放到传送带的A端开始,求物块从A端运动到B端所需的时间。
  解析:此题告诉我们,在多过程问题中,首先要分析清楚物体每一阶段的运动状态,做好每种状态下的受力分析,尤其是要注意摩擦力的大小、方向是否发生变化,进而导致物体前后加速度发生变化。
  摩擦力大小、方向的求解对于初学者来说是相当难的事情。要想正确快速解决摩擦力有关问题,做到不丢分、少失分,首先要消除日常生活经验的影响、深刻理解摩擦力的产生条件;第二,在初中的基础上,能力要有所提升,除了掌握平衡条件求摩擦力外,还要学会用整体法、隔离法、牛顿第二定律和牛顿第三定律求解摩擦力的方法;第三,遇到有摩擦力出现的多过程问题,不要犯经验主义,仔细分析每一状态下物体的受力情况,确定每一个阶段是什么类型的摩擦力以及摩擦力的方向;最后,选择合适的公式和规律列方程求解。做好以上几点,遇到摩擦力的问题也就胸有成竹,迎刃而解了。
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