熟悉而又陌生的摩擦力

劉阿平　李丹

摩擦力與我們的生活息息相關(guān)，所以人們對摩擦現(xiàn)象并不陌生.但很多同學(xué)在遇到關(guān)于摩擦力的問題時仍感到無從下手.下面就讓我們一起來揭開摩擦力神秘的面紗吧！

摩擦力的產(chǎn)生條件與方向

在物理學(xué)中，摩擦力是指當(dāng)一個物體在另一個物體的表面上做相對運動（或有相對運動趨勢）時，受到的阻礙相對運動（或相對運動趨勢）的力.

1.摩擦力產(chǎn)生的條件

物體間產(chǎn)生摩擦力的條件有三個：（1）物體間必須接觸并有相互擠壓的作用.（2）物體間有相對運動（或相對運動趨勢）.（3）物體間接觸面粗糙.這三個條件必須同時滿足才能產(chǎn)生摩擦力，缺一不可，

例1如圖1所示.將一箱貨物放在水平向左勻速運動的輸送帶上，開始貨物與輸送帶間有一段很小距離的相對滑動.然后貨物隨輸送帶一起勻速運動.當(dāng)輸送帶突然制動時，貨物會繼續(xù)向前滑動一段距離后停下，貨物剛放上輸送帶的瞬間，貨物在水平方向上的受力情況為____;當(dāng)貨物隨輸送帶一起勻速運動時，貨物在水平方向上的受力情況為____：當(dāng)輸送帶突然制動時，貨物在水平方向上的受力情況為____.（均填“受到水平向右的摩擦力”“受到水平向左的摩擦力”或“不受力”）

解析：貨物剛放上輸送帶的瞬間.貨物相對輸送帶向右運動，所以貨物受到一個水平向左的滑動摩擦力：當(dāng)貨物隨輸送帶一起勻速運動時，貨物與輸送帶之間沒有發(fā)生相對運動（或相對運動趨勢），所以不受摩擦力;當(dāng)輸送帶突然制動時，貨物相對輸送帶向左運動，所以受到一個水平向右的滑動摩擦力.

答案：受到水平向左的摩擦力不受力受到水平向右的摩擦力

2.摩擦力的方向

摩擦力的方向與相對運動（或相對運動趨勢）方向相反.相對運動是指一個物體相對于另一個物體有連續(xù)位置的改變.相對運動趨勢是指一個物體相對于另一個物體將要發(fā)生但還未發(fā)生相對運動.

摩擦力的種類與大小

摩擦現(xiàn)象若按運動狀態(tài)來分.可分為靜摩擦和動摩擦，動摩擦又分為滑動摩擦和滾動摩擦（如球在水平面上滾動時受到的摩擦力.初中階段一般不討論其大小）.若按對人們產(chǎn)生的利害關(guān)系來分，摩擦可分為有益摩擦和有害摩擦.

1.靜摩擦力

靜摩擦力存在于兩個相對靜止但有相對運動趨勢的物體間，在圖2中，當(dāng)F=1 N時.若物體A靜止不動.則我們說物體A在拉力F的作用下，相對地面有了向右運動的趨勢（將動未動）.所以物體A受到地面對它水平向左的靜摩擦力.根據(jù)二力平衡條件可知，該靜摩擦力的大小f靜=1 N.若F=5 N時，物體A仍靜止不動，則物體A此時受到地面對它水平向左的靜摩擦力f靜=5 N.由此可見靜摩擦力是可以變化的，其大小永遠等于那個想讓物體動的“拉力”.

倒2用20 N的壓力將重5N的物體壓在墻壁上（如圖3所示），此時物體受到的摩擦力的方向____ .摩擦力的大小為____ N.若壓力增加到30 N，物體受到的摩擦力的大小為____N.

解析：被壓在墻上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài).在豎直方向上受到重力和靜摩擦力.重力與靜摩擦力是一對平衡力，兩力大小相等（f=G=N），方向相反，當(dāng)壓力增大時.物體在豎直方向上的受力情況沒有發(fā)生變化.仍然只受到重力和靜摩擦力，且它們?nèi)允且粚ζ胶饬Γ３植蛔?

答案：豎直向上5 5

2.滑動摩擦力

滑動摩擦力產(chǎn)生于發(fā)生相對運動的物體間.滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反，滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度、物體對接觸面的壓力的大小有關(guān).與物體運動速度的大小、接觸面的大小無關(guān).

例3 重為500N的箱子放在水平地面上.小明用6N的水平推力推箱子，箱子未動，這時箱子受到的摩擦力____（填“大于”“小于”或“等于”）6 N。當(dāng)推力增大到20 N時，箱子恰好做勻速直線運動.當(dāng)小明用30N的推力推著箱子運動時，箱子受到的摩擦力為___N.

解析：推箱子但箱子未動，所以箱子受到地面對它的靜摩擦力，根據(jù)二力平衡條件可知，此時靜摩擦力的大小等于推力，為6N.當(dāng)推力增大到20 N時，箱子恰好做勻速直線運動.說明此時箱子所受的滑動摩擦力與推力相等，因為滑動摩擦力的大小只與物體間接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)，當(dāng)推力增大為30 N時.接觸面的粗糙程度和壓力的大小均沒有變化，所以箱子受到的摩擦力仍為20 N.

答案：等于20

3.有益摩擦與有害摩擦

摩擦力是阻礙物體相對運動（或相對運動趨勢）的，所以它不一定阻礙物體的運動，它的方向與物體運動的方向并不一定相反.摩擦力也不全是對人有害的阻力.摩擦力也有有益的一面.可通過增大壓力、增加接觸面的粗糙程度等方法增大有益摩擦力.當(dāng)摩擦力有害時，可以通過減小壓力、改變接觸面的性質(zhì)（如增加潤滑劑、變滑動為滾動、懸浮）等方法減小有害摩擦力，

倒4 自行車是我們熟悉的交通工具.從自行車的結(jié)構(gòu)和使用來看.它涉及不少有關(guān)摩擦的知識.以下分析中，正確的是（

）.

A.腳踏凹凸不平是通過增大接觸面積來增大摩擦的

B.輪胎上制有花紋是通過改變接觸面的粗糙程度來減小摩擦的

C.剎車時用力捏剎車閘是通過增大壓力來增大摩擦的

D.在轉(zhuǎn)動的部分加潤滑油是通過變滑動為滾動來減小摩擦的

解析：腳踏凹凸不平是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的，A錯;輪胎上制有花紋是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的，B錯;剎車時用力捏剎車閘是通過增大壓力來增大摩擦的，C對;在轉(zhuǎn)動的部分加潤滑油是通過將兩個接觸面分開來減小摩擦的，D錯.

答案：C

摩擦力的測量與分析

在初中階段大多根據(jù)二力平衡條件來判斷摩擦力的大小，如圖4所示.用彈簧測力計沿水平方向拉木塊.若木塊靜止不動，或做勻速直線運動，則此時木塊所受摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數(shù).

在解決摩擦力的有關(guān)問題時.首先要確定研究對象（即研究的物體是誰），再判斷物體的運動狀態(tài)（是平衡狀態(tài)還是非平衡狀態(tài)）、辨別物體受到的是靜摩擦力還是滑動摩擦力（若是靜摩擦力只與“拉力”有關(guān)，若是滑動摩擦力.只需要考慮接觸面的粗糙程度和壓力的大小），最后分析物體的受力情況.

【本文系河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項目重點課題“初中物理實驗設(shè)計創(chuàng)新教學(xué)的實踐研究”（JCJYB16062507）推廣性成果之一】

責(zé)任編輯 蔡華杰