摩擦力方向的判斷方法

滿忠孔

【摘要】 本文討論了區(qū)分靜摩擦力和滑動摩擦力的方法，并總結(jié)了幾種不同情形下摩擦力方向的判斷方法，并在此基礎上歸納了口訣，以便在解題中快速準確地判斷摩擦力的方向。

【關鍵詞】 摩擦力 方向 判斷方法

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2017）09-087-01

0

在普通高中課程標準實驗教科書《物理（必修1）》第3章第3節(jié)中有如下表述：兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。對于學生來說，什么是相對運動？什么是相對運動趨勢？相對運動的方向是什么？相對運動趨勢的方向又是什么？很難區(qū)分，導致摩擦力的方向往往不能準確地判斷，為了解決這些問題，本文從以下幾個方面進行整理：

1. 摩擦力產(chǎn)生的條件

如果兩個物體不接觸，或者即使接觸了接觸面又光滑，是不可能產(chǎn)生摩擦力的，兩個物體之間要想產(chǎn)生摩擦力首要的條件就是要接觸且接觸面要粗糙，其次兩個物體必須要擠壓并發(fā)生形變，從微觀來看，當有擠壓時，兩物體的分子才會相互嵌入，相對運動時才有摩擦，如果沒有擠壓，分子相離，就沒有較大力的作用，如圖1所示。最后兩物體間要有相對運動或相對運動趨勢，如果沒有，則兩物體間只會存在彈力。從摩擦力的產(chǎn)生條件可以看出，摩擦力屬于接觸力。

例1如圖2所示，一個人用手將一個物塊壓在粗糙墻面上靜止，問物塊與墻面之間（填“有”或“沒有”）摩擦力，如果人松手物體沿墻面下滑，問物塊與墻面之間（填“有”或“沒有”）摩擦力。

解析：物塊靜止在墻面上時，接觸，粗糙面，手擠壓，有向下運動的趨勢，產(chǎn)生摩擦力的條件都具備，因此有摩擦力，松手后，雖然物塊與墻面，接觸，粗糙面，有向下的運動，但手不擠壓墻面，少了一個條件，就不存在摩擦力了。

2. 靜摩擦力方向的判斷方法

在兩個物體接觸、粗糙、擠壓的情況下，如果相對靜止（一起靜止或一起共速運動）就有可能出現(xiàn)靜摩擦力，究竟能否產(chǎn)生靜摩擦力，我們可以：

（1）假設接觸面光滑，兩物體仍然能夠共速，就沒有靜摩擦力，兩物體不再共速，就有靜摩擦力。

（2）對物體受力分析（不包括摩擦力），在接觸面方向上的合力不為零，如果需要靜摩擦力才能符合題目要求，就有靜摩擦力，如果不需要摩擦力也能符合題目要求，就沒有靜摩擦力。

例2如圖3所示，位于粗糙斜面上的箱子，在人的推力F作用下，處于靜止狀態(tài)，則箱子的靜摩擦力（ ）

A.方向可能沿斜面向上 B.方向可能沿斜面向下

C.大小可能沿斜面向上

解析：如果假設接觸面光滑，不容易判斷箱子相對運動的趨勢，所以對箱子受力分析，正交分解得重力沿下滑方向的分力（下滑力）GX，如果推力F小于GX，箱子想下滑，有一個下滑的趨勢，為了不讓箱子下滑，箱子受到沿斜面向上的靜摩擦力，如果推力F大于GX，箱子想上滑，有一個上滑的趨勢，為了不讓箱子上滑，箱子受到沿斜面向下的靜摩擦力，如果推力F等于GX，箱子既不上滑也不下滑，就沒有滑動的趨勢，因此箱子也就不受靜摩擦力。

3.滑動摩擦力方向的判斷方法

在兩個物體接觸、粗糙、擠壓的情況下，不共速才能產(chǎn)生滑動摩擦力，“不共速”分兩種情形：（1）如圖4所示，兩物體速度方向相反，則每個物體滑動摩擦力的方向都和速度方向相反，一句話概括為“反向運動都相反”；（2）如圖5所示，兩物體速度方向相同，運動快（速率大）的物體受到的滑動摩擦力與自己的速度方向相反；運動慢（速率小）的物體受到的滑動摩擦力與自己的速度方向相同，一句話概括為“同向運動快反慢同”。

例3如圖6所示，在地鐵安檢中一個平直的傳送帶保持一定的速度順時針轉(zhuǎn)動，現(xiàn)將一個物體輕放在傳送帶左端，試分析摩擦力的方向。

解析：輕放物體，初速度接近零，物體與傳送帶不共速，故物體受到滑動摩擦力作用，由于物體運動慢，傳送帶運動快，根據(jù)“快反慢同”，物體受到向右的滑動摩擦力，傳送帶受到向左的滑動摩擦力。如果傳送帶足夠長，一旦物體與傳送帶共速，滑動摩擦力消失，接觸面方向上再無其他作用力，因此靜摩擦力也不會產(chǎn)生。

例4如圖7所示，一個足夠長的傳送帶與地面的傾角為θ，逆時針方向轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端無初速地釋放一個物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，試分析物體摩擦力的方向。

解析：物體無初速釋放，與傳送帶不共速，出現(xiàn)滑動摩擦力，根據(jù)“快反慢同”，物體受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力，如圖8所示，當物體與傳送帶共速瞬間，可能會出現(xiàn)靜摩擦力，如果下滑力GX不夠大，而是GX≤fm（μ≥tanθ），物體就不會相對傳送帶下滑，而是一直保持相對靜止，此時就會出現(xiàn)沿傳送帶向上的靜摩擦力，如圖9所示，如果下滑力GX足夠大，而是GX>fm（μ

[ 參 考 文 獻 ]

[1]人民教育出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理必修1.北京：人民教育出版社，2010.

[2]朱明波.新編中學物理解題方法全書[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008：77-78.