用形象的方法研究摩擦力的“突变”问题 用形象的方法研究摩擦力的“突变”问题 中学生常常感到无法理解摩擦力，特别是摩擦力之间的转换过程的突变。静摩擦力和滑动摩擦力。 理解。 人教版新教材中，用形象的方法研究它们之间的转换过程，不仅有助于中学生理解两种摩擦以及转换过程中的“突变”，帮助中学生运用图像解决数学问题的能力。 例1 如图1所示，将铁块放在水平桌面上，拉动铁块沿桌面移动，水平拉力F从零逐渐减小，则铁块上的摩擦力f的图像随着拉力F的变化（图2）正确的是：（）分析：当铁块不受拉力时，立即，桌面对铁块没有摩擦力，即当铁块的水平拉力F较小时，铁块保持静止，但有向右移动的趋势，桌面对铁块形成静摩擦力，其大小与F相等，方向相反。 随着水平拉力F减小，铁块向右移动的趋势增大，桌面对铁块的静摩擦力相应减小。 当水平拉力F足够大时，铁块开始滑动，静摩擦力达到最大值fm。 在此过程中，桌面对铁块的静摩擦力f始终与拉力F的等效值相反，即静摩擦力f随着F的增大而增大，当铁块滑动时，其上的桌面突然从最大静摩擦力变为滑动摩擦力，且其值大于最大静摩擦力，即两个摩擦力发生了“突变”，滑动摩擦力保持不变铁块继续滑动时不变，故正确答案为D。本题为静摩擦力的变化过程，最大静摩擦力小于滑动摩擦力，从静摩擦力的变化将滑动摩擦力过程中形成的“突变”和不断的滑动摩擦力通过实物形象清晰地表达出来，给中学生留下了深刻的印象。 例2如图3所示，将物体放在一块粗糙的木板上，木板可绕着M端自由旋转，如果其N端逐渐抬起，则物体所受的摩擦力f，板与地面的倾斜角度为θ，物体的摩擦力f随θ的变化图就是图4中（）的分析：当板与地面的倾斜角度为00时，物体无相对运动趋势，不受静摩擦力的作用，即当物体所受的静摩擦力f达到最大值fm时，始终等于重力沿斜面向上的分力 平衡，即，当θ角从0减小到0时，即静摩擦力f达到最大值之前摩擦力的图像分析方法，它随θ呈余弦曲线变化。 当静摩擦力f达到最大值fm并开始滑动时，静摩擦力突然变成滑动摩擦力，其值为 。 因此，未来θ角达到900°的过程中，滑动摩擦力随θ变化。 摩擦力发生了从静摩擦力到滑动摩擦力的“突变”。 因此，图4中的C项符合上述规律，为正确答案。 这道题以物理形象的形式形象地反映了静摩擦力和滑动摩擦力的规律，通过比较静摩擦力和滑动摩擦力的本质以及它们之间的“突变”过程，可以让中学生更加清楚，具有指导性和典型性。 示例3如图5所示。利用与时间成反比的水平推力将物体压在足够高且平坦的垂直墙上。 开始时，物体的速度为零。 从一开始，物体所受到的摩擦力随时间变化的图像如图6所示（） 分析：一开始，由于推力为零，且物体与壁面之间没有挤压，所以存在摩擦力。 物体在重力作用下开始沿垂直壁下落，所以一开始是滑动摩擦。 从 、 、 、 则与时间成反比减小，因此摩擦力也与时间成反比减小。 当它减小到等于时，物体有一定的速度，因为惯性一直在滑动，随着滑动继续，因为压力不断减小，摩擦力将小于物体的重力，物体减速，最后物体仍然在墙上，滑动摩擦力突然变成静摩擦力。 在垂直方向，根据二力平衡条件：静摩擦力。 因此摩擦力的图像分析方法，在某一时刻，摩擦力从小于变为等于“突变”。 所以这是正确的答案。 本题的讨论过程和答案的物理形象非常形象地展示了滑动摩擦力转变为静摩擦力时发生的“突变”，有助于中学生分析摩擦力问题，摩擦力的类型是根据物体的运动状态决定的。 上述三个例子的正确图像分别反映了外力变化时摩擦力的突变、坡度角度变化时摩擦力的突变、时间变化时摩擦力的突变。 两者都体现了两种摩擦力之间转换的特点。 通过实物形象来表现这一特点，可以让中学生容易理解。
