高中物理摩擦力問題的分析思路探析

湖南省長沙市周南中學(410645)

薛欽方●

高中物理摩擦力問題的分析思路探析

湖南省長沙市周南中學(410645)

薛欽方●

在高中物理知識的學習中，摩擦力問題是其中相當重要的一部分內容.高中生在解答物體受力問題的過程中，對于摩擦力的分析是最容易出錯的地方，而且靜摩擦力的分析在所有摩擦力中是最難分析的一種.本文主要從多個角度對摩擦力的產生和類型進行分析，并在實際案例中對摩擦力問題的解題思路進行講解.

高中物理；摩擦力；靜摩擦力；動摩擦力；解題思路

高中生在物理課堂中必然會學到摩擦力這部分內容，根據物體狀態不同，摩擦力可以分為靜摩擦力和動摩擦力兩種.我們在學習靜摩擦力常常會感到十分吃力，究其原因就是解題的思路有偏差，沒有精確掌握到相應的解題方法，因此在對于物體的受力分析中，要想掌握摩擦力的受力情況，就必須掌握摩擦力產生的條件是什么.下面我們就來具體分析一下.

一、摩擦力的產生條件

1.物體接觸面粗糙且相互之間存在彈力

在物體摩擦力的分析當中，同學們較為容易理解和掌握接觸面粗糙這一必備條件，但是容易忽略掉物體之間的彈力這一產生摩擦力的關鍵因素.很多同學在做題時經常看到兩個互相接觸的物體就認為他們之間存在摩擦力，而不會認真分析他們之間是否有擠壓力的存在.在現實生活中，兩個物體看去相互接觸，但是不存在任何彈力的情況是存在的.因此我認為要判斷兩個接觸的物體之間是否存在擠壓力的最好辦法是將其中一個物體撤去，然后觀察另外一個物體是否會受到影響.假如另一個物體的運動狀態發生改變，那么就證明有彈力，反之則沒有，這樣就能夠排除摩擦力的存在了.

2.物體存在相對滑動或相對滑動的趨勢

物體存在相對滑動是比較容易判斷的，然而相對滑動趨勢的存在則是一個難以判斷的摩擦狀態，因為相對滑動趨勢具有隱蔽性和可變性，對于初學物理的學生來講，想要精確判斷還存在很多困難，這還需要我們在今后的學習和做題過程中總結經驗.

二、摩擦力做功特點分析

1.靜摩擦力作用特點

對于靜態摩擦力來說他對于物體在運動過程中既可以起到動力的作用，也可以起到阻力的作用，也就是說它既可以做正功，也可以做負功.靜摩擦力作用在物體上，只能是將物體之間的機械能互相轉換而不能將機械能轉化成其他形式的能量.對于靜摩擦力來說，在一個相互作用的系統內，一對靜摩擦力做功的總代數和為零.例如，在兩個互相存在靜摩擦力的物體甲和乙來說，甲對乙的摩擦力和乙對甲的摩擦力大小相等，方向相反.甲乙兩個物體在移動過程中，其相對于地面的所作的位移相同，所以這一對互相作用的靜摩擦力一個做正功，一個做負功，且其做功的總代數和為零.

2.動摩擦力作用特點

一般我們在做動摩擦力的題時，一般都認為摩擦力是做功的，其實不然，滑動摩擦力在物體的運動過程中也可能是不做功的，例如兩個物體相對運動，其中一個物體相對于地面靜止，那么滑動摩擦力對這個物體是不做功的.

3.動摩擦力的分析

在分析滑動摩擦力的時候，首先必須滿足上述摩擦力產生兩個條件，然后就需要對物體的滑動方向進行分析，但是我們在分析的時候需要注意以下兩點：(1)正壓力分析

所謂正壓力就是指在物體相對運動的過程中，與接觸面互相垂直的壓力，假如接觸面是一個平面，那么正壓力就垂直于平面，如果是曲線面，那么正壓力的方向應該與接觸點的切線方向垂直.如圖1所示：

圖1

將一個質量為m的物體，從斜面頂端由靜止勻加速滑下，物體與斜面的動摩擦因數為μ,斜面與水平面的夾角為α，求物塊所受摩擦力的大小是多少？

解析 我們將物體所受的力進行分解，如圖1所示，G1=mgcosα,G2=mgsinα且N=G1=mgcosα.因此我們由牛頓定律可以得出物塊所受到的正壓力是F=N=mgcosα，所以物體所受的摩擦力為f=μF=μmgcosα.

(2)明確掌握物體的相對滑動方向

圖2

在物體的相對運動中，滑動摩擦力既能起到阻力的作用，也能為物體滑動提供動力.滑動摩擦力在兩個相對滑動的物體之間是成對出現的.如圖2所示在力F的作用下，A物體對B物體有摩擦力，那么同時B物體也會對A物體產生摩擦力，那么在運動的過程中B物體受到的摩擦力就成為了B物體前進的動力.

4.靜摩擦力的分析

在靜摩擦力的分析中，經常讓很多同學感到頭疼的是對靜摩擦力方向的判斷.因為靜摩擦力是物體在靜止狀態下產生的，它的方向正好與相對運動的方向相反.我認為借助物理規律和靜摩擦力的產生條件來分析將會對解題思路有很大幫助.(1)分析相對運動的運動趨勢來判斷靜摩擦力的方向運用這種方法來分析靜摩擦力首先要假定他們的接觸面是不光滑的，假定物體沒有受到摩擦力的情況下來分析物體的滑動趨勢，這個滑動的方向就是物體在實際情況下物體的運動趨勢方向，那么靜摩擦力的方向就是運動趨勢方向的相反方向.下面我們就通過一個例題來說明一下靜摩擦力的方向判斷問題.

圖3

例 在傳送帶上放置一個物體，當傳送帶勻速的向上運動時，這時傳送帶上的物體相對于傳送帶來說是處于靜止的，如圖3所示，這時物體受到的力有豎直向下的重力以及垂直于接觸面的支撐力，那么請判斷一下此時物體受到的摩擦力是什么方向的.

解析方法 由于物體是隨著傳輸帶的運動而勻速向上運動，這時物體在多種力的作用下處于相對平衡狀態，因此根據物體在靜止狀態下受力平衡的規律，我們可以判斷靜摩擦力的方向是沿著傳送帶的斜面向上的.

[1]田淑芳.高中物理摩擦力教學淺談[J].甘肅教育.2012(05):25-28 [2]包文維.摩擦力教學中應注意的幾個問題[J].甘肅教育.2009(18):63-66

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