靜摩擦力之我見

趙永祥

靜摩擦力是高一物理的一個重點內容，同時也是一個難點，學生在學習時往往對靜摩擦力概念理解得不夠透徹，從而導致各種錯誤。為了讓學生更好地掌握靜摩擦力，很有必要為學生梳理一下相關的知識要點。現筆者談談幾點體會。

一、靜摩擦力產生的條件

靜摩擦力產生的條件是：1.接觸面不光滑；2.接觸面間有彈力；3.兩物體間有相對運動趨勢。以上三個條件缺一不可。條件1容易判斷，條件2的判斷可用假設法，先確定研究對象，然后假設把與研究對象接觸的物體去掉，看研究對象的運動狀態是否會發生變化。若變化，說明它們之間有彈力；若不變，說明它們之間沒有彈力。對于條件3，首先應明白相對運動趨勢的參照物是以待確定方向的施力物體，不一定是地面；其次，如何確定相對運動的趨勢方向？所謂相對運動的趨勢方向，就是假設接觸面光滑時，研究對象相對于跟它直接接觸的物體的運動方向。

圖1【例1】如圖1， 水平面上的物體A在水平拉力F的作用下處于靜止狀態，假設沒有靜摩擦力，物體A則在重力、彈力和力F的共同作用下向右加速運動，這個運動方向即向右的方向就是物體相對地面的相對運動趨勢方向。

二、靜摩擦力方向的判斷

1.根據“靜摩擦力的方向總是與接觸面相切，并且總是與相對運動趨勢方向相反”來判斷

【例2】如圖2，地面光滑，A在水平拉力F作用下與B一起水平向右加速運動，分析A和B受到的靜摩擦力的方向。

圖2分析：先以A為研究對象，假設A、B間不存在靜摩擦力，則F使A向右加速運動。物體B由于慣性將保持靜止，也就是說A在B上向右做加速運動。所以A相對B的相對運動趨勢方向向右。因此A受到的靜摩擦力方向向左。再以B為研究對象，假設A、B間不存在靜摩擦力，則B相對A向左運動。即B相對A的相對運動趨勢方向向左，所以B受到的靜摩擦力的方向向右。當然分析清楚了A受到的靜摩擦力的方向之后，也可以由牛頓第三定律判斷B受到的靜摩擦力的方向。

2.由二力平衡判斷

圖3【例3】如圖3，用力F把木塊壓在豎直墻壁上靜止，判斷物體受到的靜摩擦力的方向。

分析：木塊共受四個力作用，水平方向上F與彈力FN是平衡力。在豎直方向上重力與靜摩擦力是平衡力。所以靜摩擦力方向豎直向上。

圖4 3.用牛頓第二定律判斷

【例4】如圖4，隨圓盤一起繞過圓心的豎直軸轉動的物體，做勻速圓周運動的向心力是由圓盤施加的靜摩擦力提供的。雖然靜摩擦力的方向不好判斷，但向心力的方向總是沿物體指向圓心。既然由靜摩擦力提供向心力，所以靜摩擦力的方向沿物體指向圓心。

三、靜摩擦力的大小

1.由平衡條件確定

在圖1中，當F=4N時，f=4N，方向向左。當F=5N且向左時，f=5N且向右。即F與f總是一對平衡力。

2.由牛頓第二定律確定

在圖2中，若mA=2kg， mB=4kg，F=6N。則由牛頓第二定律可得共同加速度大小為1m/s2，方向向右。設B施加給A的靜摩擦力為f， 則對A有F-f=ma，解得：f=4N。

除此之外，還有一種情況是靜摩擦力沒有確定的大小，其值在0到最大值之間變化，并且隨外力及運動狀態的改變而改變。即0

說明：（1）在中學階段可以近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。即 Fm=μFN。

（2）靜摩擦力的產生需要彈力，但靜摩擦力的大小卻與彈力無關。最大靜摩擦力與彈力成正比。

總之，靜摩擦力是被動力，沒有獨立自主的大小和方向，在不超過最大靜摩擦力的前提下，為了防止接觸面發生相對滑動，需要多大靜摩擦力，就有多大靜摩擦力；需要它沿著哪個方向，它就沿著哪個方向。

四、靜摩擦力產生的效果

1.靜摩擦力總是阻礙物體的相對運動，不一定阻礙物體的運動。

2.靜摩擦力可以是動力，也可以是阻力，還可以是回復力、向心力等。

（責任編輯黃春香）