一道有關摩擦力的問題解析

筆者在瀏覽相關物理教學論壇的過程中發現了一些有關摩擦力的問題，現將問題展示如下：“請問各位老師，關于豎直方向上的摩擦力應該怎樣解呢？有這樣一題：小明重500N，手用1000N的力握竹竿勻速下滑時摩擦力是多少？如果握力增大到1500N，摩擦力又是多少呢？請問這道題怎么理解呢？”

有些學習者心里難免產生疑問：物體靜止或勻速運動時所受摩擦力不是等于物體的重力嗎？但摩擦力又跟物體所受的正壓力有關，壓力變大，摩擦力也應該相應變大呀，那這樣豈不前后矛盾了，到底應該如何解答呢？

其實能產生這些疑問，主要是因為對摩擦力的認識不明確，不能有效判斷物體所受何種摩擦力，將動、靜摩擦力相混淆了。現在讓我們回顧一下摩擦力的知識：（1）產生的條件：①物體間相互接觸，擠壓；②接觸面不光滑；③有相對運動或相對運動趨勢。（2）方向：與物體相對運動（或相對運動趨勢）相反。（3）大小：①靜摩擦力大小跟物體所受的外力及物體運動狀態有關，由平衡條件或牛頓定律求解；②滑動摩擦力常由公式f=μFN求解。

正確認識摩擦力后，現在我們再來看以上問題：使用1000N握力時，人剛好勻速下滑，所受摩擦力為滑動摩擦力，由力的平衡條件可得：f=G=500N。又由f=μFN（握力方向垂直于桿）得μ=f/FN=0.5，而當握力增加到1500N時，此時就要注意了，人的運動狀態會怎樣呢？仍勻速下滑嗎？還可以用公式f=μFN來計算嗎？

我們不妨假設人在桿上仍處于運動狀態，所受摩擦力仍為滑動摩擦力，由f′=μFN′=0.5×1500=750N，方向向上。而人的重力才500N，合力F合=750-500=250N，方向向上，人理應向上運動。這與實際情況相矛盾，故人不可能繼續下滑，應為靜止，受靜摩擦力。根據力的平衡條件可知，人此時所受摩擦力應與重力相等，為500N。

對此題，有些學習者并不深入思考研究對象的運動狀態的變化，認為增大握力之后人在桿上仍是勻速下滑狀態，繼續由力的平衡條件得出摩擦力為500N，結果是對了，但不免有歪打正著的嫌疑。

綜上所述，判斷物體所受何種摩擦力關鍵看物體與接觸面是否有相對運動或相對運動趨勢。而對于靜摩擦力的計算，我們在計算應時刻以力的平衡條件和牛頓第二定律為依據，千萬避免與滑動摩擦力的計算方式相混淆。這就要求我們在平時的學習過程中多思考，將書本知識最大限度地內化為自己的能力，而不是簡單地記住書本上的公式定義，要形成自己獨有的物理思維。

注：本文是科技部科技基礎性專項重大項目《中小學科學探究學習與創新人才培養機制實驗研究》研究成果之一（項目編號：2009IM010300）

(責任編輯：黃春香）