如何判断滑动摩擦力的方向
安徽省 涡阳县龙山中心学校 王超
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在物理学习中,有很多概念比较抽象,不易理解,学生接受就存在一定的困难。这时学生就很期望老师给出直观形象的讲解。比如“滑动摩檫力的方向判断”就属于此类型的知识。我在教学实践中发现八年级学生的认知水平有限,他们还缺乏相应的抽象思维能力,看待问题时只能局限在定义的表象,很多时候只是机械的记忆定义叙述,而不能上升到理性认识的高度,进而正确处理与此有关的现象。下面就来谈一谈我是怎样理解和讲解“如何判断滑动摩擦力的方向”的。
在学习“滑动摩檫力的方向判断”时我是从滑动摩檫力的定义出发,让学生必须掌握滑动摩檫力的定义叙述是:在滑动摩擦中阻碍物体相对运动的力。熟练定义后引导学生找出定义中的关键词“阻碍”,接着让学生思考总结滑动摩擦力的方向如何。这样安排教学,相信学生会想既然滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动,那么滑动摩擦力的方向就应该与该物体相对运动的方向相反。实践证明,我们的学生的确很棒,他们能够在老师的启发下正确得出结论—滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反。但是欣喜之余新的问题也随之而来,那就是学生虽然能总结出“滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反”,可是他们在应用时只能错误的认为摩擦力的方向与物体的运动方向相反。也就是说学生不能理解“相对”两字。这种情况下就需要我们老师及时根据学生已有的知识经验,寻找他们的最近发展区,通过列举实例,力争让知识正向迁移,以达到让学生正确理解的目的。
以上分析显示出的问题是学生不能区分“分运动方向”和“相对运动方向”这两个概念。要判断滑动摩擦力的方向,就先得区分这两个概念。物体的运动方向是相对于地面而言的,而物体的相对运动方向是相对于和它接触的物体—摩擦力的施力物体而言的。清楚了这两个概念,我们的判断就自然准确了。下面通过一个实例介绍分析过程。
例题(如图1):传送带匀速顺时针转动,将木块轻轻放在传送带上,木块由于惯性在传送带上发生滑动,试分析木块在滑动过程中受到的摩擦力的方向。
错解:物体放在传送带上后,将在滑动摩擦力
的带动下相对地面向右运动,则物体受到的
摩擦力方向向左。
图1
错解分析:物体向右运动是对的,(以地面为参照物)但物体相对于传送带而言运动方向是向左的,所以该木块所受摩擦力的方向是向右的。错误的原因是错把运动方向当成了相对运动方向。
因此,我们要判断滑动摩擦力的方向,应该明确以下几个方面:
(1)明确谁是滑动摩擦力的施力物体。
(2)理解“相对”是有对象的。让学生掌握“相对”是相对于“摩擦力的施力物体”。也就是以“摩擦力的施力物体”为参照物。
(3)确定摩擦力的方向与第(2)步判断出的相对运动方向相反。
其中第(2)步应该是最重要的一项,当然也是最难的一项。如上例,学生就是在这点上跌倒的。
下面呢我们就利用上面的方法来小试牛刀:
水平桌面上放一个长木板,木板上面再放一只小木块(如图2),当我们用手沿水平方向迅速向右拉木板,小木块随木板向右运动,试分析木块在滑动过程中受到的摩擦力的方向。
学生会分析虽然木块向右运动,但那是相对于地面而言的。我们应该找出木块的相对运
图2
动方向,首先明确木板才是摩擦力的施力物体,那么在描述木块相对运动时就应该以木板为
参照物。学生很快分析发现,虽然木块水平向右运动,但是它水平向右运动的速度小于木板水平向右运动的速度。这样以木板为参照物的话木块反而向左运动,又因为滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反,他们很容易得出该滑动摩擦力的方向是水平向右。通过这种方法分析,相信学生今后再遇到判断摩擦力方向时会首先寻找摩擦力的施力物体,进而得出正确结论;相信学生再也不会错误认为滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。
总之,要想突破“如何判断滑动摩檫力的方向”这一难点,就要求我们必须着重强调“相对运动”这一概念。让学生明白“相对”是相对于摩擦力的施力物体,滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反而非与物体的运动方向相反。通过这个知识的讲解让学生明白学习物理要勤于思考,要善于借助生活的事例来分析解答疑问,同时培养他们严谨治学的态度,让他们在今后的学习中学会用探究的眼光看待问题。