摩擦力方向的判斷方法探究

王卉己

【摘要】判斷摩擦力的方向是初中物理常見問題，摩擦力的方向受物體的狀態、受力情況所影響.對于一些較為復雜的受力問題，需要采用一定的判斷方法.本文結合實例深入解讀概念法、假設法、二力平衡法的使用思路，與讀者交流.

【關鍵詞】初中物理；摩擦力；二力平衡

準確判斷摩擦力方向是物體受力分析的基礎，也是初中物理的重要知識點.摩擦力可分為靜摩擦力和動摩擦力兩種，對其方向判斷有三種方法，包括結合概念判斷、運動假設判斷、二力平衡性質判斷，下面具體探究.

1 概念判斷

利用摩擦力的概念來判斷摩擦力的方向是較為重要的方法，根據概念可知摩擦力的方向與相對運動（趨勢）的方向相反，據此可以直接判斷其方向.解題時分三步進行：第一步，明確受力物體和施力物體；第二步，確定受力物體對于施力物體的相對運動（趨勢）方向；第三步，根據概念確定摩擦力的方向.

例1 如圖1所示，物體A放置在粗糙的斜面上，其重為G，保持靜止的狀態.如果對物體施加一個方向始終沿斜面向上的變力F，力的大小從零開始逐漸增大.物體的狀態從靜止逐漸轉變到沿斜面向上運動的整個過程中，下面關于物體受到的摩擦力的方向判斷正確的是（? ）

（A）先沿斜面向上，后沿斜面向下.

（B）先沿斜面向下，后沿斜面向上.

（C）始終沿斜面向上.

（D）始終沿斜面向下.

解析 本題目判斷物體所受摩擦力的方向，分析時可以結合摩擦力的概念，由概念可知摩擦力的方向始終相對于運動（趨勢）的方向是相反的，可根據該信息來作出判斷，具體如下.

剛開始，物體在斜面上靜止，則物體相對斜面有向下的運動趨勢，可判斷其靜摩擦力方向為沿斜面向上；

后續拉力F增大，物體將沿斜面向上運動，此時可知為滑動摩擦力，其方向沿斜面向下；

綜上可知，摩擦力的方向為：先沿斜面向上，后沿斜面向下.只有（A）符合題意.

評析 上述分析判斷斜面上物體的摩擦力方向，解析時把握兩個過程：一是物體靜止在斜面上；二是物體沿斜面向上運動.后續結合摩擦力的概念來判斷方向，對于其概念需要把握兩點：一是明確施力物體和受力物體，二是與運動方向或趨勢相反.

2 運動假設判斷

通過運動假設也可判斷摩擦力的方向，該方法適用于相對靜止物體所受的靜摩擦力方向問題.判斷時分三步：第一步，假設接觸面光滑，不受摩擦力；第二步，確定研究對象與參照物之間會出現相對運動的情況；第三步，根據物體之間的相對運動，確定相對運動趨勢，最終判斷靜摩擦力的方向.

例2 如圖2所示，消防員正在進行徒手爬桿訓練．選項說法正確的是（? ）

（A）向下滑動時，增加手的握力會增大手對桿的摩擦力.

（B）向上滑動時，手受到的摩擦力方向向下.

（C）靜止在桿上時，增加手的握力會增大手對桿的摩擦力.

（D）靜止在桿上時，手受到的摩擦力方向向下.

解析 本題目需要分析消防員在滑動過程中摩擦力的方向，以及影響摩擦力的因素.判斷摩擦力的方向時可以采用運動假設判斷法.

（A）選項，滑動摩擦力的大小與兩因素相關：壓力、接觸面的粗糙程度.向下滑動時，增加手的握力可使壓力增大，故摩擦力會增大，符合題意.

（B）選項，消防員向上滑動，假設突然不受摩擦力，則人在重力作用下向下運動.從而判斷出受到的摩擦力方向向上，不符合題意.

（C）選項，靜止在桿上時，靜摩擦力的大小與重力相等，因此增加手的握力不會增大手對桿的摩擦力，不符合題意.

（D）選項，消防員靜止在桿上時，假設突然不受摩擦力，則人在重力的作用下會向下運動，故可推知消防員受到的摩擦力方向向上，不符合題意.

綜上可知，答案為（A）.

評析 上述分析消防員在桿上運動時所受摩擦力的方向時，采用了運動假設法，即假設消防員突然不受摩擦力作用，分析消防員的運動狀態，進而確定其受摩擦力的方向.運動假設分析時，需要注意兩點：一是假設合理，去除物體所受的力，可以是自身重力，也可以是外力；二是分析時準確判斷其狀態變化.

3 二力平衡性質判斷

利用二力平衡性質也可判斷摩擦力的方向.核心知識為：平衡力一定為大小相等，方向相反，作用在同一直線、同一物體上.解析時可對物體進行受力分析，再結合二力平衡判斷摩擦力方向.

例3 中國書法歷史悠久，是中華民族優秀傳統文化之一.小華同學在水平桌面上平鋪一張白紙，為防止打滑，他用較重的鎮紙壓住白紙，向右勻速行筆書寫“一”字的過程中，下列說法正確的是（? ）

（A）毛筆的毫毛向左彎曲，所以毛筆受到向左方向的摩擦力.

（B）手對毛筆水平方向作用力小于毛筆受到的摩擦力.

（C）白紙只受到向右方向的摩擦力.

（D）若沒有鎮紙，白紙可能向左移動.

解析 本題目判斷寫書法過程中的受力情況，對于其中的摩擦力判斷，可以利用二力平衡的性質.

（A）選項，力可使物體發生形變，由于毛筆的毫毛向左彎曲，所以毛筆受到的紙對毛筆的摩擦力向左，符合題意.

（B）選項，向右勻速行筆時，毛筆處于平衡狀態，此時受手對毛筆向右的作用力和紙對毛筆向左的摩擦力，分析可確定二力平衡.結合相關性質可推知：兩個力的大小相等，方向相反，同時作用在同一直線上，故不符合題意.

（C）選項，白紙處于靜止狀態，水平方向上受平衡力作用，因毛筆相對于白紙向右運動，毛筆對紙的摩擦力向右，紙相對于桌面和鎮紙有向右運動的趨勢，故受到桌面和鎮紙對它向左的摩擦力，顯然不符合題意.

（D）選項，毛筆相對于白紙向右運動，毛筆對紙的摩擦力向右，紙相對于桌面和鎮紙有向右運動的趨勢，若沒有鎮紙時因壓力減小，最大靜摩擦力會減小，白紙會向右運動，不符合題意.

綜上可知，答案為（A）.

評析 上述探究寫書法過程中的受力情況.其中判斷紙對毛筆的摩擦力方向時，借用了二力平衡的性質，即構成平衡力的一對力，大小相等、方向相反.利用平衡力的性質判斷時，需要關注兩點：一是準確判斷兩力為平衡力；二是確定其中一個平衡力的方向.

4 結語

摩擦力方向的三種判斷方法中，概念法是基于摩擦力概念所生成的一種方法，理解摩擦力的定義是關鍵；運動假設法則是特殊的邏輯分析法，是基于“假設－推理”的思維方法；而二力平衡性質法是基于平衡思想所構建的解析方法，掌握平衡力的特點是解析的重點.探究學習時要注意總結方法步驟，結合問題情形靈活使用.