鐘營(yíng)國(guó)

無(wú)論在公開(kāi)出版的教學(xué)參考書(shū)中還是習(xí)題集中,亦或是縣、地、省級(jí)的示范課、競(jìng)賽課中,都把靜摩擦力產(chǎn)生的條件歸納為以下四條:(1)兩個(gè)物體相互接觸;(2)兩個(gè)物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì);(3)兩個(gè)物體的接觸面粗糙;(4)兩個(gè)物體相互擠壓有垂直于接觸面的彈力。筆者認(rèn)為將靜摩擦力的產(chǎn)生條件這樣歸納是不恰當(dāng)?shù)?理由如下:

理由之一:從靜摩擦力的定義來(lái)看,兩個(gè)相互接觸的物體,當(dāng)它們具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,這種力叫靜摩擦力(見(jiàn)人教版必修①第57頁(yè))。從其定義可以直接得出靜摩擦力的產(chǎn)生條件為兩條:(1)兩個(gè)物體相互接觸;(2)兩個(gè)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

理由之二:將兩個(gè)物體的接觸面粗糙和相互擠壓有垂直于接觸面的彈力補(bǔ)充為產(chǎn)生靜摩擦力的第三、第四個(gè)條件是多余的。一方面,滿足了第一和第二個(gè)條件就肯定有靜摩擦力。如果兩個(gè)物體相互接觸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)卻沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),那一定是接觸面上有靜摩擦力阻礙的緣故,不然就必會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另一方面,雖然在兩個(gè)物體的接觸面光滑或沒(méi)有垂直于接觸面的彈力時(shí),確實(shí)沒(méi)有靜摩擦力,但是由于滿足了第一、第二個(gè)條件就肯定滿足了第三、第四個(gè)條件,也就是說(shuō)第三、第四個(gè)條件包含在第一和第二個(gè)條件之中,不存在滿足了第一和第二個(gè)條件卻違背第三、第四個(gè)條件的實(shí)例。因此,沒(méi)有必要把第三、第四個(gè)條件添上去。例如:甲乙兩個(gè)物體相互接觸,甲相對(duì)于乙有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),那么甲乙之間肯定有垂直于接觸面的彈力。這一點(diǎn)可以用假設(shè)法來(lái)證明:假設(shè)甲乙之間沒(méi)有垂直于接觸面的彈力,那么甲乙之間就不會(huì)有阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的靜摩擦力了,那么甲乙之間就不會(huì)是有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而是有相對(duì)運(yùn)動(dòng)了,這與甲相對(duì)于乙有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相矛盾。用同樣的方法也可以證明:如果甲乙兩個(gè)物體相互接觸,甲相對(duì)于乙有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),那么甲乙之間的接觸面肯定粗糙。因此,靜摩擦力的產(chǎn)生條件只能歸納成兩條。

至于為什么那么多參考書(shū)、那么多老師將靜摩擦力的產(chǎn)生條件歸納成四條,筆者認(rèn)為是受滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件的影響。因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件是如下四條:(1)兩個(gè)物體相互接觸;(2)兩個(gè)物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng);(3)兩個(gè)物體相互擠壓有垂直于接觸面的彈力;(4)兩個(gè)物體的接觸面粗糙,于是就想當(dāng)然地認(rèn)為靜摩擦力產(chǎn)生的條件肯定也是四條。

事實(shí)上將滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件歸納成四條是正確的。雖然就滑動(dòng)摩擦力的定義:當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí),會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力,這種力叫滑動(dòng)摩擦力(見(jiàn)人教版必修①第58頁(yè)),我們只能得到產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的第一和第二個(gè)條件——兩個(gè)物體相互接觸和兩個(gè)物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),但無(wú)論就滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式來(lái)說(shuō)還是就生活實(shí)例來(lái)說(shuō),都必須補(bǔ)上第三、第四個(gè)條件。因?yàn)闈M足第一、第二個(gè)條件還不一定有滑動(dòng)摩擦力。例如:黑板刷沿豎直黑板下落時(shí)黑板刷與黑板之間就沒(méi)有滑動(dòng)摩擦力;木板在光滑水平面上滑行時(shí)木板與水平面之間也沒(méi)有滑動(dòng)摩擦力等等。因此,滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件是四條。另外,筆者認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力的定義不大嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí),不一定會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力,因此定義中的“會(huì)”字說(shuō)得太絕對(duì)了,建議將定義改為“當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)的時(shí)候,若受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力,這種力叫滑動(dòng)摩擦力”更妥。

從以上分析可以看出,歸納靜摩擦力的產(chǎn)生條件時(shí),我們應(yīng)深挖定義的本質(zhì),理解其真正含義,而非按我們的心理邏輯去想當(dāng)然,導(dǎo)致產(chǎn)生觀念上的錯(cuò)誤,誤導(dǎo)學(xué)生。

(欄目編輯羅琬華)