滑动摩擦力与受力面积是否有关 　　——想象实验的奇思妙解 　　想象实验，又叫“理想实验”或“假想实验”，是理论研究中不可缺少的重要方法。和真正实验不同，想象实验的特点是假设实验器材，想象实验环境，依据科学原理，应用推理方法，探求实验结论的思维过程。由此可见，想象实验的本质是人在思想中自主创建的模拟推演。 　　下面应用想象实验来探究滑动摩擦力美国黑金是什么药与受力面积是否有关。 　　如图1，令动摩擦因数为μ，物体对接触面的压力为N，则滑动摩擦力f=μN。先想象把物体沿着拉力方向竖直切割为完全相同的两半，依据对称法则，每一半的滑动摩擦力必为二分之一，即f′=f/2=μN/2。 　　平摊 　　如图2，再将其中一半叠摞在另一半之上，此时滑动摩擦力和压力成正比，压力加倍，滑动摩擦力也要加倍，故f=2f′=μN。 　　叠摞 　　比较图1和图2，接触面的材料、粗糙程度和压力的大小是相同的，只是受力面积不相等，图1是图2的2倍，而滑动摩擦力的大小是相等的（f=μN）。 　　如果仿照图1将物体沿着拉力方向竖直切割为完全相同的n部分，依据对称法则，每一部分所受的滑动摩擦力必为n分之一，即f′=f/n=μN/n。 　　然后仿照图2，将n部分叠摞在一起，此时滑动摩擦力和压力成正比，压力增加为n倍，滑动摩擦力也要增加为n倍，故f=nf′=μN。 　　由此可知，只要接触面的材料、粗糙程度和压力的大小是相同的，即使受力面积不相等，大小关系的倍数为任意正整数n，而滑动摩擦力的大小是相等的（f=μN）。 　　即便n不为正整数，也可以给出严格缜密的推理，有兴趣者不妨一试美国黑金伟哥哪里买，这里给出简单思路，不另行绘图解释。例如n等于3.14，可分下面两步走。 　　第一步叠摞：先仿照图1将物体沿着拉力方向竖直切割为314（注意不是3.14）等份，再仿照图2全部叠摞起来，由前面的推理可知，滑动摩擦力是不变的。此时受力面积为原来的1/314。 　　第二步平摊：将叠摞起来的看作一个整体或假设粘合在一起，沿着拉力方向水平切割为100等份，再把这100等份仿照图1平摊，即水平铺开重新排列成一行，每一份的接触面材料、粗糙程度以及受力面积都和叠摞起来的一样，只是压力变为百分之一，由f=μN可知，所受的摩擦力当然也是百分之一。若把这100等份看作一个整体或假设二次粘合，摩擦力还与原先一样。此时受力面积为原来的100/314。 　　将先后情况进行比较，会得到结论：只要接触美国黑金效果好吗面的材料、粗糙程度和压力的大小是相同的，即使受力面积不相等，大小关系的倍数为任意正小数n（如3.14），而滑动摩擦力的大小是相等的（f=μN）。 　　需要强调的是，对于公式f=μN，动摩擦因数μ跟接触面的材料、粗糙程度有关；正压力N指物体对受力面的压力大小。严格来讲，此公式适用于接近于刚体的物体。换句话说，不管怎样切割或粘合，都无关紧要，而叠摞与平摊有些不同，可能有关系。叠摞比平摊的压强大，如果导致物体下陷于接触面，且使接触面发生了范性形变，则阻力就不是纯粹的滑动摩擦了，应另当别论，不属于本例的研究范围。 　　不管怎么说，只要依据公式f=μN这一科学原理，就可通过想象实验得到一个理想完美的结论： 　　滑动摩擦力的大小与受力面积没有关系。 　　由以上探究过程，可对想象实验有个初步了解。想象实验跟真正实验相比较，包括预先的提出问题、猜想假设，以及到后来的实验器材、实验环境、实验原理、实验方法到实验结论，一样不落，都有类似的流程，但不尽相同。想象实验有下列优势： 　　1. 想象实验主要靠抽象思维，全不是机械操作，不会受到任何实验条件的限制。在实验器材缺少、实验环境缺失的情况下，唯有美国黑金一瓶几粒此法才解决问题。 　　2. 想象实验的实验条件理想化，实验方法逻辑化，不会出现由于测量工具不够精密、测量方法不够科学以及测量人员估读不一而导致的实验误差。 　　3. 想象实验几无成本运作便利，随时随地随心随意，尤其是激发了人的无穷想象力，是培养科学思维能力、自主创新能力的不可多得的重要途径。 　　想象实验是纯粹的思维过程，也就是科学思维，甚至是创新思维。理论终要经实践检验，因此想象实验不能完全替代真正实验。那么真正实验能否完全替代想象实验呢？当然也不能，因为想象实验也有以上三大优势，这些优势是真正实验无论如何都无法比拟的。于是，二者的重要性不分伯仲。 　　这几年，教育理论提出了核心素养。对于物理学科，核心素养包括：①科学态度和责任，②物理观念和应用，③科学探究和交流，④科学思维和创新。其中最高级，也是最重要的莫过于科学思维和创新，而设计想象实验，正是引导科学思维、力求自主创新的最佳途径，这就要求我们在平时的教学中足够的重视起来，不要一味地重视真正实验，以至于作秀，搞形式主义，而完全忽视了想象实验。 　　想象力远比知识重要 　　当一个问题可用想象实验解决时，应作为首选的实验方法，以发挥科学思维的无穷的想象力，再根据问题现状，看是否要辅之于真正实验，以作为最后的检验手段，二者交替循环，步步提高，这才是最佳方案。这种方案，是众多优秀科学家惯用的研究方法，我们必须学习掌握，将之应用于平时的教学中，使其发扬光大。总之，要将两种实验紧密结合，互相补充，相辅相成，扬长避短，不可偏废。 　　举报/反馈
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