如何判断摩擦力的方向

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   关于摩擦力方向的判断,是高一学生在学习物理过程中遇到的一个难点,如何结合课本和具体例子来破解这一难点,今天来探讨一下:
   教材中关于摩擦力方向的判断是这样说的:“静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反”,“滑动摩擦力方向与相对运动方向相反”,学生在实际作题时,很难把握,往往把问题混在一起,动静不分,相对谁运动分不清,从而增加了解决问题的难度。下面通过一些具体的例子来解决这一难点。
   例1.如图(一)所示,一块砖放在一木板上,用力迅速抽出木板,判断砖所受摩擦力的方向。
   分析:显然在抽出木板的过程中,砖被向右带动了一段距离,由于木板快砖慢,故砖相对木板是向左运动,摩擦力方向与相对运动方向相反,故砖所受滑动摩擦力方向向右,错误的看法是:砖向右运动,摩擦力向左,这是没有正确把握概念,“摩擦力方向与相对运动方向相反”中的“相对”二字。
   例2.如图(二)木块放在小车上,小车突然向前加速运动,木块随小车一起运动,判断木块所受摩擦力的方向。
   分析:木板和小车一起加速运动,木块受到的是静摩擦力,木块虽然向右运动,但具有相对小车向左运动的趋势,因此摩擦力方向向右。
   错误的理解:
   (1)没有相对小车滑动,无摩擦力。
   (2)木块向右运动,摩擦力方向向左。
   (3)木块没有相对小车滑动,但有相对运动趋势,但在趋势的方向上判断不准,因此出现了摩擦力方向判断的错误。
   例3.如图(三)一人骑自行车,前轮上一点B和后轮上一点A,此二点均与地面接触,判断自行车向前运动时,A、B两点所受地面所给的摩擦力方向。
   分析:A是主动轮,B是被动轮,地面给A点的摩擦力方向向前,而给B点的却向后,在这一点上学生极易混淆,原因是没有分清摩擦力是动力还是阻力。
   例4.如图(四),儿童乐园有一娱乐工具——转盘,小朋友站在上面,当转盘逆时针方向转动时,分析此时小朋友所受摩擦力的方向。
   分析:转盘转动时,人随转盘一起转动,若不受摩擦力,人将向转盘边沿滑去,要做离心运动,现在没有滑向边沿,但有向外滑动的趋势,对转盘来说,是沿转盘的直径向外滑动的趋势,由于摩擦力方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向指向圆心O点。
   通过学生在平常作题的实际感受,探索总结出关于摩擦力的作题方法和理解概念、判断摩擦力方向困难的因素,从而为解决这一问题打开了一扇成功之门。
   首先,认识到摩擦力也是力,力的作用效果就是产生形变和改变物体的运动状态,摩擦力一般不使物体发生形变,只改变物体运动状态,因而摩擦力的作用效果来判断摩擦力的方向更加直观一此,应用起来也简单了,把摩擦力的作用效果大致分为两类:促使物体运动和阻碍物体运动两类,这样解决摩擦力方向的问题就简单多了。
   就这几个例题中的摩擦力方向用这个方法来进行判断:例1中的砖在摩擦力作用下向右运动,故所受摩擦力方向向右;例2中的木块在摩擦力作用下向右运动,故所受摩擦力方向向右;例3中的A点所在轮为主动轮,B点所在轮为从动轮,故A点所受摩擦力方向与车前进方向相同,B点所受摩擦力方向与车前进方向相反;例4中的小孩在水平方向只受摩擦力作用,它充当了向心力,方向一定指向圆心。
   这种方法解决问题更符合学生的认知特点,学生掌握起来更加容易牢固,在平时的习题评讲中稍加启发,学生就可以自已归纳总结了。
   要解决学生关于摩擦力的问题,除了教给他们方法外,更重要的一点是要引导他们分析和掌握概念中的易混易错点,在这主要有三点要区分好:
   (1)相对运动:大家易掌握相对静止参考系的运动方向,但当物体在运动向前,而相对运动却向后时,极易把真实运动和相对运动方向相混。
   (2)相对运动趋势:将要发生相对运动,但由摩擦力而没有发生相对运动的状态,在理解上更难一点。
   (3)相反:虽说起来简单,但在判断时却多了一道程序。实际在作题时,只有摩擦力作为阻力时才会这样,往往把摩擦力都认为是阻力,这在认识上是个误区,极易造成错误的判断。
   要突破摩擦力这一节的难点,既要把握好概念,又要注意区分相混易错点,通过以上例题分析,总结出摩擦力的简单分类和作为力的特点,从而摸索出一套有效解决这类问题的方法,从而大大降低了作题的难率,也增强了学好物理的信心。
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