摩擦力的微觀機制是什么？為什么摩擦力與物體和支撐面的接觸面積無關？在講滑動摩擦力時，一般認為滑動摩擦力與受力物體相對支撐面的滑動速度沒有關系，但有時又說它和相對滑動速度有關，這是怎么回事呢？
這首先涉及一個模型化的問題。在中學物理課程中一般采用庫侖總結出的實驗規(guī)律（庫侖模型）處理問題。庫侖模型是大家熟悉的：設FN 是物體受到支撐面施與的正壓力，物體受到的靜摩擦力Ff0 不大于最大靜摩擦力Ff0m，F(xiàn)f0 ≤ Ff0m ＝μ 0FN，靜摩擦因數(shù)μ 0 為常量；滑動摩擦力Ff ＝μ FN，滑動摩擦因數(shù)μ 亦為常量；且μ 0 > μ 。在庫侖模型中摩擦力與物體和支撐面的接觸面積無關，滑動摩擦力與受力物體相對支撐面的滑動速度無關。
能提出疑問是件很好的事。讀者提出疑問可能是源于以下的實驗事實：1. 實驗發(fā)現(xiàn)，讓物體與支撐面間的接觸面變得光滑，開始時摩擦力隨光滑程度的提高而減小，但當光滑程度非常高時摩擦力反而增大。2. 實驗發(fā)現(xiàn)，滑動摩擦力與受力物體相對支撐面的滑動速度有關，滑動摩擦力會隨相對滑動速度的增大而增大。
關注微觀機制是物理學的特點，摩擦力產(chǎn)生的機制復雜且耐人尋味，不同情況的機制可以不同。對于接觸面不很光滑的情況，傳統(tǒng)的由于接觸面不光滑而凹凸互相嚙合的機制可能是正確的。當接觸面光滑程度非常高時，有一種解釋是，這種情況下兩個接觸面的分子距離很近，分子間的引力是造成摩擦力變大的原因。分子間具有引力和斥力，分子斥力的作用距離和分子的尺度相近，大約是10-10 m ；分子引力的作用距離差不多是分子尺度的5?10倍，大約是10-9 m。接觸面光滑程度非常高時，接觸面兩側(cè)是否能有足夠多的分子互相接近到小于10 -9 m的程度，是這種解釋正確與否的關鍵。但是，我一直沒看到有說服力的實驗證據(jù)。
上述兩種摩擦力的機制，均不能解釋滑動摩擦力與相對滑動速度有關的實驗結果。
探求物理現(xiàn)象的機制，是人類探索自然奧秘的一部分，獲得對自然現(xiàn)象的完美解釋，是人類永恒的追求。“永恒的追求”也就是永遠不會完成的追求，已有解釋的不完美，正是我們探究的動力。摩擦力產(chǎn)生的機制至今仍在研究之中，似乎還沒有一個令人滿意的結果。
庫侖模型是物理學中眾多的理想模型之一，和其他的理想模型一樣，是從復雜的實際問題中抽象出來的，簡單、實用，對我們認識客觀世界有很大幫助，但在不同情況下又與實際情況有或多或少的偏差。
物理學是自然科學，從觀察和實驗出發(fā)，其正確性由實驗檢驗，是密切聯(lián)系實際的科學。同時，物理學用模型化的方法進行研究，不進行模型化就無法研究實際問題；并且模型化處理使得物理學的研究具有廣泛的代表性，并可以明確研究的適用范圍。
下面舉個例子，一輛汽車在失去動力的情況下在傾斜的、筆直的路面上向下滑動，下滑的加速度有多大？汽車的結構復雜，要特別仔細地研究既不容易、也不必要，所以要進行模型化處理。汽車在整體上不會轉(zhuǎn)動，雖然體積不小，在忽略內(nèi)部發(fā)動機和車輪轉(zhuǎn)動的條件下，可以把汽車視為質(zhì)點；汽車滑動得不快，可以忽略空氣阻力；汽車實際上是靠車輪運動的，但在質(zhì)點化的情況下，可認為汽車受摩擦阻力。于是我們可以在把汽車視為質(zhì)點的情況下畫出汽車的
受力分析圖，如圖2.22所示，這樣問題就可以解決了。而且，研究圖2.22所示的問題，不僅適用于汽車沿斜坡下滑的問題，圖2.22 也可以是人踩著滑板沿斜坡滑動，還可以是冰塊沿木板的滑動，等等，有廣泛的適用性。但是，如果一個籃球沿斜面滾下，雖然籃球比汽車小得多，但整體滾動的籃球不能當成質(zhì)點，所以這里的討論不適用于籃球沿斜面滾下的問題。由此可見，物理學中研究“質(zhì)點沿斜面下滑”的意義廣泛，但也有一定的適用范圍。
再看一個例子，點電荷是物理學中非常重要的理想模型，點電荷周圍的電場強度E＝kQ r2 。有的讀者發(fā)現(xiàn)當r＝0時電場強度E為無窮大，這是不是有問題呢？其實，這是由于不適當?shù)貞昧它c電荷這個模型而引起的。實際帶電體都是有大小的，如果帶電體大小有限，則在離帶電體足夠遠的地方可以把帶電體視為點電荷，離帶電體近的地方就不能用點電荷這個模型了。因此，點電荷這個模型很好、很重要，但在應用中也得注意它與實際情況有多大的偏差。
在當前的中學物理教學中，聯(lián)系實際和模型化有時似乎出現(xiàn)了矛盾。為什么本來和諧統(tǒng)一的兩個方面會出現(xiàn)問題呢？我以為在中學物理教材中應該特別關注實際問題的模型化，即如何從實際問題中抽象出模型來進行研究，使學生能體會模型化研究的價值和特點；教師在教學中也應該對模型化的研究方法做足夠的講解。
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