“滚动摩擦”还是“滑动摩擦”
——轮胎与地面间的摩擦力辨析

李 鑫 支启军

(贵州师范大学物理与电子科学学院,贵州 贵阳 550025)

1 问题的提出

许多时候,学生普遍认为物理难学,并不仅仅是因为物理学背后深奥的原理和复杂的逻辑体系,更多时候在于教师对教材细节的把握和关注度不够,从而未能使学生构建起正确而完整的知识体系.且在传统的物理教学中,学生很少提问,也很少质疑,思维被禁锢,更多的是人云亦云、盲从附和,被动地接受,缺乏质疑精神与批判意识,以至于学习成为机械训练,无法转化为能力与素养.[1]当模棱两可的漏洞积少成多,学生对知识点的掌握就会越发流于表面,无法真正理解并应用所学的知识.

在人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修1第3章第3节“摩擦力”中,列出了几种常见材料之间的动摩擦因数,其中有一项为“橡胶轮胎—路面(干)μ=0.71”.根据学生常识,轮胎在路面滚动,轮胎与路面间的摩擦应属滚动摩擦.且车辆在行驶过程中运动状态会发生变化,轮胎与路面之间的摩擦力也会随之变化.那么教材中列出的“橡胶轮胎—路面(干)μ=0.71”到底是指车辆在哪种运动状态下轮胎与路面之间的摩擦因数呢?此时轮胎与地面之间的摩擦究竟是滑动摩擦还是滚动摩擦呢?

2 橡胶的摩擦

想要弄清橡胶轮胎与路面之间的摩擦机理,就要先追溯到教材中对于摩擦力原理的阐述的根源.其来自于库仑摩擦定律.这些定律只能是作为经典的经验公式,用来近似描述刚性材料之……