亚里士多德

　　亚里士多德，古代先哲，古希腊人，世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者。他是柏拉图的学生，亚历山大的老师。

　　公元前384年――公元前322年，古希腊杰出思想家亚里士多德：在对待“力与运动的关系”问题上，错误的认为“维持物体运动需要力”。在物理学的力学上，亚里斯多德的成就也不少，但是最常被提到的，却是他所犯的错误。亚里士多德提出的假设是“凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动――是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西(像是我们的手、身体)。当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者”，中古世纪的基督教说“第一推动者”就是指上帝，并将亚里斯多德的学说，与基督教教义结合。这样的结合让亚里斯多德的学说成为权威学说，虽然这是一个错误的观点，但他第一次提出了力与运动间存在关系的论点，这就是他对动力学的贡献。所以亚里士多德的贡献在于提出了非常有价值的问题，引发了人们的深思，他之后的许多物理学家们对于力与运动关系前赴后继，终于拨开迷雾揭示了问题的本质。

　　亚里士多德之所以出现错误结论，就是忽视了生活中摩擦力对运动的影响。摩擦是一种极为普遍的现象，摩擦在实际生活中的例子也很多，如我们能抓住物体就需要摩擦，皮带传动是要靠摩擦，铁钉能固定在墙上也要靠摩擦等等。但摩擦也会给我们的日常生活带来麻烦。例如：机器开动时，滑动部件之间因摩擦而浪费动力，还会使机器的部件出现很大程度磨损，缩短使用寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力，但如果真的没有摩擦力，人们的生活又会发生什么样的变化呢？

　　首先，也是最基本的，我们无法进行任何运动，脚与地面没有了摩擦，人们就会寸步难行。自行车车轮与地面间光滑，怎么才能向前运动呢？汽车还没发动就打滑，要么就是开动起来的车子因为地面光滑停不下来，在忽略空气阻力的情况下，根据牛顿第一定律，可以理解为没有阻碍它运动的力，就只能无限滑下去最后与其它车相撞造成一起又一起的交通事故。飞机无论是活塞式发动机或者是涡轮式喷气发动机都无法启动。第二，我们无法拿起任何东西，我们能拿东西靠的就是摩擦力，摩擦力的产生原因是由于物体本身表面凹凸和我们手上的指纹，假如物体表面光滑，我们也没有了指纹，想拿东西却与它作用不上，只能干着急，不仅拿不起任何东西，想喝水拧矿泉水瓶盖子和扭把手，一系列的力的作用都无法进行；导致生活处处困难重重。我们可能无数次幻想过假如没有摩擦，干什么事情都将不会有阻力，可等我们体验了没有摩擦力的世界，才会感受到摩擦力的重要性。摩擦力有利也有蔽，我们应该尽可能降低那些有害摩擦，学会充分利用摩擦造福人类社会。

　　假如没有摩擦，早上你能从床上爬起来吗？假如没有摩擦，吃饭时你的筷子能夹起食物吗？假如没有摩擦，你能象平常一样走路吗？假如没有摩擦，你能坐在教室里读书写字吗？

　　……假如没有摩擦，我们的生活将会完全乱套，下面就举一些生活中常见的摩擦加以说明。

　　1、教室里的摩擦课堂上，我们握住笔写字时，手与笔竿之间间存在静摩擦；

　　学生用圆珠笔，圆珠笔尖与纸间的是滚动摩擦，钢笔或者铅笔写字，这些笔与纸间就存在滑动摩擦，老师用粉笔写字，粉笔与黑板间就存在滑动摩擦；当写了错字用橡皮或者黑板擦擦去时，橡皮、板擦与纸、黑板间存在滑动摩擦；用旋转铅笔刀削铅笔时，铅笔与铅笔刀间的摩擦属于滑动摩擦；吸在磁性黑板上的各种图标与黑板间也有摩擦，而且属于静摩擦力。打扫卫生时，卫生用具与地面墙面窗户等的接触面上也存在滑动摩擦力。

　　2、自行车中的摩擦自行车的轮胎是圆形的，这使得在行驶时轮胎与地面间的摩擦为滚动摩擦，从而在一定程度上减小摩擦；把手和轮胎上都有花纹，这显然是为了通过是接触面变粗糙从而增大有益摩擦；车轴上加有润滑油，车轮轴上装有滚动轴承，则都有同样的目的――减小摩擦；急刹车时刹车皮与钢圈间是滑动摩擦，而且刹车捏得越紧刹车皮对钢圈的压力就越大，两者间的摩擦力也就越大。

　　3、传送带上的摩擦

　　传送带的转轴处要经常加润滑油，皮带上也经常要打皮带蜡，这些都是为了使接触面尽量光滑以减小摩擦；传送带在正常的传动时，转轮与皮带间存在静摩擦；传送带打滑时，转轮与皮带间的摩擦则变为滑动摩擦。

　　4、饭桌上的摩擦我们能够拿起筷子或者刀叉，就是因为手与筷子或刀叉间存在静摩擦，要不我们就不能轻而易举地完成这看似极其简单的举动了；我们能够用筷子或叉子夹起叉起事物是因为事物与它们之间存在静摩擦；我们如果用刀切割事物，那么事物与刀之间便存在了滑动摩擦。

　　5、体育场上的摩擦足球、篮球、铅球等球类在地上滚动时，与地面间存在滚动摩擦；我们为什么可以奔驰在田径场上，这功劳应该归于鞋底与地面间的静摩擦；投铅球、掷标枪时，手与它们接触时因为有摩擦才不会滑出去；爬竿时，使人向上爬的动力就是杆对人的摩擦力；体操运动员在手上涂镁粉就是为了增大手与杆之间的摩擦力，而做动作时握杠的手适当放松一点是为了减小摩擦；游泳时，人与水之间也存在摩擦。

　　6、神州五号上的摩擦杨利伟在飞船上的一系列动作也都离不开摩擦；当神州五号由太空返回地面进入大气层时，它与大气层间也存在摩擦而且这摩擦过程竟然产生大量的热，所以神州五号的外壳使用的是一种耐高温的特殊材料。

　　当然，在我们的身边，与我们息息相关的现实生活中还存在着很多的摩擦，可谓不胜枚举。我们只要细心观察思考，就不难发现摩擦伴随在我们身边，物理就在我们身边，生活处处蕴藏着物理规律。

　　7、拔河比赛比的是什么？很多人不假思索就会说：当然是比哪一队的力气大喽！实际上，这个问题当然不是这么浅显。根据牛顿第三定律：当物体甲给物体乙一个作用力时，物

　　体乙必然同时给物体甲一个反作用力，作用力与反作用力大小相等，方向相反，且在同一直线上。对于拔河的甲乙两队，甲对乙施加了多大拉力，乙对甲也同时产生一样大小的拉力。可见，决定胜负的因素并不是双方之间的拉力。

　　我们现在对拔河的两队进行受力分析：假设双方是水平方向拉绳子，决定一方是否向前移动的是绳中拉力与最大静摩擦力的大小，只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力，就不会被拉动。因此，增大与地面的最大静摩擦力就成了胜负的关键。

　　那么我们怎样才能胜出呢？

　　首先，穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子，能够增大动摩擦因数，使最大静摩擦力增大；还有就是队员的体重越重，对地面的压力越大，最大摩擦力也会增大。例如大人和小孩拔河时，大人很容易获胜，关键就是由于大人的体重比小孩大。

　　另外，在拔河比赛中，胜负在很大程度上还取决于比赛双方的技巧。比如，脚用力蹬地时，在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如，人身体向后仰，使绳子从自己一方向对方倾斜偏低，借助对方的拉力来增大己方对地面的压力等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的最大静摩擦力，以夺取比赛的胜利。

　　有资料说，某国家已研制出所谓的“超润滑材料”，可将它用到军事上，一旦战争暴发，将这种超润滑材料洒到敌方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上，会导致敌方的坦克、运兵车、火车无法运行，军用物资无法运送；飞机无法起飞，失去制空权……用以谋求战争的胜利，这种超润滑材料所起的作用的确有无限战略意义呢！

　　8、关于摩擦力理解的几个误区

　　1）认为“摩擦力一定和物体运动方向相反”滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，而不一定与物体的实际运动方向相反。

　　2）认为“静止的物体只能受到静摩擦力，运动物体只能受到滑动摩擦力”运动的物体可以受到静摩擦力，比方加速行驶车厢中的木箱，会受到与运动方向相同的静摩擦力，而减速时就会受到与运动方向相反的静摩擦力；小孩滑滑梯，小孩受到滑动摩擦力的同时静止在地面上的滑梯也受到滑动摩擦力；有些商场有倾斜面的自动扶梯，我们站在扶梯上，扶梯带着我们匀速向上或者匀速向下移动时，我们都受到沿着扶梯面向上的静摩擦力；由以上可见，静止的物体可以受滑动摩擦力，运动的物体也可以受静摩擦力。

　　摩擦力发生在相互接触并挤压的两个接触表面不光滑的物体之间．如果该物体之间存在相对运动，则有产生的是滑动摩擦力；如果这两个物体相对静止，并存在相对运动趋势，则物体间存在的是静摩擦力。

　　3）认为“f=μFN中的FN就等于物体所受的重力”压力是根据力的作用效果命名的一种力，其方向总与接触面垂直并指向受力物体，即属于弹力。重力方向始终是竖直向下的。一般情况下两者不会相等，例如：倾斜面上的物体对斜面的压力就不等于物体重力；水平面上的物体受到斜向上或者斜向下的拉力情况下，对水平面的压力也不等于物体重力；用推力使物体压在天花板上，物体与天花板之间的压力更不能简单的等于物体重力。只有一些特殊情况时才会相等。

　　4）认为“摩擦力总是阻力”摩擦力的作用效果是阻碍物体问的相对运动(滑动摩擦力)或阻碍物体间的相对运动趋势(静摩擦力)，但不一定阻碍物体间的实际运动。

　　摩擦力可以是阻力，也可以是动力。例如人爬杆、站在倾斜扶梯上向上运动、人走路等等摩擦力是动力。

　　5）认为“压力越大，摩擦力越大”

　　由公式f=μFN可知，滑动摩擦力与压力成正比，压力越大，滑动摩擦力越大；最大静摩擦力也与压力成正比，但静摩擦力的大小应根据物体的实际运动状态利用平衡条件或牛顿运动定律来确定。例如手握瓶子，无论是手用力握住瓶子还是轻轻握住瓶子，只要瓶子在手中不掉落，瓶子受到的摩擦力都等于瓶子的重力，与手握瓶子的正压力没有关系，有关系的是用力握瓶子时最大静摩擦力增大了。

　　6）认为“一个物体在一个接触面上可以同时受几个摩擦力的作用”

　　相互接触的两个物体间有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动的摩擦力，方向与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反，即针对具体的物理问题，摩擦力是唯一的。

　　7）认为“摩擦力是不变的”摩擦力产生于两个相互接触、有弹力且存在相对运动或相对运动趋势的物体之间，当两物体间弹力大小改变，会引起摩擦力大小改变，甚至引起摩擦力“有无”的改变；当外力改变时，物体间相对运动或相对运动趋势方向发生变化，还会引起摩擦力的方向改变。所以受力情况一旦发生变化，摩擦力一定要重新分析，包括大小和方向。

　　9、滑动摩擦力的方向判断摩擦力的方向判断，是高中物理知识的一个难点。对于刚接触高中物理的高一新生来说，在学习这部分内容时，会感到困难。在教材中，也仅仅只有抽象的一句话：摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，至于如何理解和应用，学生也摸不着头脑。其实要克服这个难点，只要掌握几个关键步骤，就迎刃而解了。

　　要判断滑动摩擦力的方向，就先得区分运动方向和相对运动方向这两个概念。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而言的。清楚了这两个概念，对我们的判断就更加清晰了。

　　例如，传送带匀速顺时针转动，物体以初速度为0轻轻放在传送带上，试分析受到的摩擦力的方向。

　　错解：物体放在传送带时后，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。

　　错解分析：物体向右运动是对的，（以地面为参考系）但物体相对传送带的方向是向左的，（而不打算相对地面，与地面无任何关系）所以受到的摩擦力的方向是向右的。

　　人沿着杆匀速下滑，有同学分析出了摩擦力向下但说明分析过程的时候却说因为人向下运动。正确分析假如杆是光滑的，人将加速下滑，人相对杆的相对运动方向是向下的，所以滑动摩擦力沿杆向上。

　　上述错误的原因是错把运动方向当成了相对运动方向。根据以上分析，我们欲判断滑动摩擦力的方向，应该明确以下几个方面：

　　（1）应该明确受力物体和施力物体。

　　（2）明确受力物体相对施力物体的相对运动方向，而不是受力物体相对地面或其他的参考系，这点是非常重要的。因为摩擦力是发生在受力物体施力物体之间，与任何其他物体无关，这是学生常犯的错误，尤其是习惯以地为参考系，判断物体相对于地面的方向。

　　（3）摩擦力的方向和第二步判断出的相对运动的方向相反。其中（2）应该是最重要的一步，当然也是最难的一步。

　　如上例，学生就是在这点上常犯错误。

　　10、静摩擦力的方向判断的四种方法

　　（1）由相对滑动趋势直接判断因为静摩擦力的方向跟物体相对滑动趋势的方向相反，如果我们所研究的问题中，物体相对滑动的趋势很明显，就可以由相对滑动趋势直接判断。这是判断静摩擦力方向的基本方法。

　　（2）用假设法判断

　　所谓假设法就是先假设接触面光滑，以确定两物体的相对滑动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向。

　　（3）由运动状态判断有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关，可以由物体的运动状态来判断物体所受静摩擦力的方向

　　（4）用牛顿第三定律判断由以上三种方法先确定受力比较简单的物体所受静摩擦力方向，再由牛顿第三定律确定另一物体所受静摩擦力方向。当然，对静摩擦力，当判断相对运动趋势的方向比较难的时候，我们可以用假设法。

　　例如物体AB静止在斜面上，试分析B受到A的摩擦力的方向。

　　错解：物体B有向下运动的趋势，所以受到的摩擦力的方向是向上的。

　　错解方向：物体B有向下运动的趋势不假，但这个相对运动趋势三结合相对地面的，不是相对A的。A而问题是让我们分析A和B之间的摩擦力，应该分析B相对A的相对运动趋势方向。

　　正确解答：第一步，因为分析的是A和B之间的摩擦力，所以受力物体是B，施力物体是A（而不是地面）。第二步，分析B相对A的相对运动趋势方向。假设A和B没有摩擦力，则A应该相对B向下滑动，所以A相对B有向下运动的趋势，而B相对A就有向上运动的趋势，所以B受到A的摩擦力应该是向下的。综上所述，判断摩擦力的方向，不能只根据自己的主观判断，或生活印象来判断，而应该根据分析问题的方法，抓住关键，理性分析，才能得到正确的结果。