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顺理不一定成章

2009-12-21钟营国

物理教学探讨 2009年11期
关键词:参考书甲乙弹力

钟营国

无论在公开出版的教学参考书中还是习题集中,亦或是县、地、省级的示范课、竞赛课中,都把静摩擦力产生的条件归纳为以下四条:(1)两个物体相互接触;(2)两个物体间有相对运动趋势;(3)两个物体的接触面粗糙;(4)两个物体相互挤压有垂直于接触面的弹力。笔者认为将静摩擦力的产生条件这样归纳是不恰当的,理由如下:

理由之一:从静摩擦力的定义来看,两个相互接触的物体,当它们具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍其相对运动趋势的力,这种力叫静摩擦力(见人教版必修①第57页)。从其定义可以直接得出静摩擦力的产生条件为两条:(1)两个物体相互接触;(2)两个物体有相对运动趋势。

理由之二:将两个物体的接触面粗糙和相互挤压有垂直于接触面的弹力补充为产生静摩擦力的第三、第四个条件是多余的。一方面,满足了第一和第二个条件就肯定有静摩擦力。如果两个物体相互接触有相对运动趋势却没有发生相对运动,那一定是接触面上有静摩擦力阻碍的缘故,不然就必会发生相对运动。另一方面,虽然在两个物体的接触面光滑或没有垂直于接触面的弹力时,确实没有静摩擦力,但是由于满足了第一、第二个条件就肯定满足了第三、第四个条件,也就是说第三、第四个条件包含在第一和第二个条件之中,不存在满足了第一和第二个条件却违背第三、第四个条件的实例。因此,没有必要把第三、第四个条件添上去。例如:甲乙两个物体相互接触,甲相对于乙有相对运动趋势,那么甲乙之间肯定有垂直于接触面的弹力。这一点可以用假设法来证明:假设甲乙之间没有垂直于接触面的弹力,那么甲乙之间就不会有阻碍其相对运动趋势的静摩擦力了,那么甲乙之间就不会是有相对运动趋势而是有相对运动了,这与甲相对于乙有运动的趋势相矛盾。用同样的方法也可以证明:如果甲乙两个物体相互接触,甲相对于乙有运动的趋势,那么甲乙之间的接触面肯定粗糙。因此,静摩擦力的产生条件只能归纳成两条。

至于为什么那么多参考书、那么多老师将静摩擦力的产生条件归纳成四条,笔者认为是受滑动摩擦力的产生条件的影响。因为滑动摩擦力的产生条件是如下四条:(1)两个物体相互接触;(2)两个物体间有相对运动;(3)两个物体相互挤压有垂直于接触面的弹力;(4)两个物体的接触面粗糙,于是就想当然地认为静摩擦力产生的条件肯定也是四条。

事实上将滑动摩擦力的产生条件归纳成四条是正确的。虽然就滑动摩擦力的定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫滑动摩擦力(见人教版必修①第58页),我们只能得到产生滑动摩擦力的第一和第二个条件——两个物体相互接触和两个物体之间有相对运动,但无论就滑动摩擦力的计算公式来说还是就生活实例来说,都必须补上第三、第四个条件。因为满足第一、第二个条件还不一定有滑动摩擦力。例如:黑板刷沿竖直黑板下落时黑板刷与黑板之间就没有滑动摩擦力;木板在光滑水平面上滑行时木板与水平面之间也没有滑动摩擦力等等。因此,滑动摩擦力的产生条件是四条。另外,笔者认为滑动摩擦力的定义不大严谨。因为当一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定会受到另一个物体阻碍它滑动的力,因此定义中的“会”字说得太绝对了,建议将定义改为“当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,若受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫滑动摩擦力”更妥。

从以上分析可以看出,归纳静摩擦力的产生条件时,我们应深挖定义的本质,理解其真正含义,而非按我们的心理逻辑去想当然,导致产生观念上的错误,误导学生。

(栏目编辑罗琬华)

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