摩擦力教學中應注意的幾個問題

〔關鍵詞〕 摩擦力;產生條件;方向;大小;動力

〔中圖分類號〕 G633.7

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463(2009)09(B)—0062—01

一、摩擦力的產生條件及方向

一般來說，只要滿足物體間接觸面不光滑，有壓力，并有相對運動或相對運動趨勢，物體間就會產生滑動摩擦力或靜摩擦力。摩擦力的方向跟接觸面相切，跟物體相對運動或相對運動趨勢方向相反。相對運動現象一般比較明顯，而相對運動趨勢具有很強的隱蔽性，因此，確定靜摩擦力的存在和方向便成了難點。

1.相對運動是一個物體相對于另一個物體的運動，比如木塊在靜止的桌子上朝右運動，那么木塊相對于桌子的運動方向就向右。相對運動趨勢是一個物體相對于另一個物體的運動趨勢，如一個木塊放在傾斜的桌子上靜止不動，那么它相對于桌子有下滑的趨勢。

2.產生相對運動趨勢的原因是由于物體受到了平行于接觸面不包括摩擦力在內的其他力的作用，且靜摩擦力的方向跟使物體產生相對運動趨勢的這個合力的方向相反。在有些情況下，相對運動趨勢的隱蔽性很強，在無法確定靜摩擦力的存在及方向時，可用反推法，它是根據物體的運動狀態及所受的除靜摩擦力外的其他力來判斷的。

[例1]如圖1所示，重20N的物體放置在傾角為30°的粗糙斜面上，物體跟上端固定的彈簧相連接，在物體保持靜止狀態的情況下，判斷:①彈簧的彈力向下，物體所受靜摩擦力的方向，②彈簧力為零時，物體所受靜摩擦力的方向，③彈簧彈力向上時，物體受靜摩擦力的方向。

分析:對于①、②兩種情況只要明確相對運動趨勢是由彈力和重力沿斜面向下的分力產生的，靜摩擦力的方向也就很明確了。而第③種情況則有不確定性，需要分析討論彈力和重力沿斜面方向的分力的大小關系，才能確定摩擦力的存在和方向。

[例2]如圖2所示，疊放在水平面上的A、B兩物體在水平向右的力F的作用下一起向右勻速運動，A物體是否受靜摩擦力?

分析:A物體受重力和B對它的支持力，這兩個力相平衡，如果再受一個水平的摩擦力，它所受的合力就一定不為零了，這與A物體所處的狀態(勻速直線運動)矛盾，所以A不受靜摩擦力。

二、摩擦力的大小問題

首先要明確是靜摩擦力還是滑動摩擦力，并注意決定它們大小的因素，靜摩擦力的大小跟壓力的大小沒有關系，跟使物體產生相對運動趨勢的原因有關，根據物體的運動狀態和受其他力的情況就可以確定它的大小。滑動摩擦力的大小跟接觸面間的動摩擦因數有關，跟物體間的正壓力有關，所以一般可用公式Ff=μFN判斷和計算，還可以根據物體的運動狀態及受其他力的情況判斷或計算。另外，在實際問題中還應特別注意兩種摩擦力的轉變。

三、摩擦力是動力還是阻力的問題

初學者憑直覺容易產生摩擦力一定是阻力的錯誤認識，而且還能舉出一些特例來說明，但對摩擦力充當動力不易理解，要解決這一問題，首先以皮帶運輸機為例，分析貨物為什么能被皮帶運送上去，就不難得出摩擦力充當了動力，所以，摩擦力既可以是阻力，也可充當動力。