摩擦力方向的判斷方法

滿忠孔

【摘要】 本文討論了區分靜摩擦力和滑動摩擦力的方法，并總結了幾種不同情形下摩擦力方向的判斷方法，并在此基礎上歸納了口訣，以便在解題中快速準確地判斷摩擦力的方向。

【關鍵詞】 摩擦力 方向 判斷方法

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2017）09-087-01

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在普通高中課程標準實驗教科書《物理（必修1）》第3章第3節中有如下表述：兩個相互接觸的物體，當它們發生相對運動或具有相對運動趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。對于學生來說，什么是相對運動？什么是相對運動趨勢？相對運動的方向是什么？相對運動趨勢的方向又是什么？很難區分，導致摩擦力的方向往往不能準確地判斷，為了解決這些問題，本文從以下幾個方面進行整理：

1. 摩擦力產生的條件

如果兩個物體不接觸，或者即使接觸了接觸面又光滑，是不可能產生摩擦力的，兩個物體之間要想產生摩擦力首要的條件就是要接觸且接觸面要粗糙，其次兩個物體必須要擠壓并發生形變，從微觀來看，當有擠壓時，兩物體的分子才會相互嵌入，相對運動時才有摩擦，如果沒有擠壓，分子相離，就沒有較大力的作用，如圖1所示。最后兩物體間要有相對運動或相對運動趨勢，如果沒有，則兩物體間只會存在彈力。從摩擦力的產生條件可以看出，摩擦力屬于接觸力。

例1如圖2所示，一個人用手將一個物塊壓在粗糙墻面上靜止，問物塊與墻面之間（填“有”或“沒有”）摩擦力，如果人松手物體沿墻面下滑，問物塊與墻面之間（填“有”或“沒有”）摩擦力。

解析：物塊靜止在墻面上時，接觸，粗糙面，手擠壓，有向下運動的趨勢，產生摩擦力的條件都具備，因此有摩擦力，松手后，雖然物塊與墻面，接觸，粗糙面，有向下的運動，但手不擠壓墻面，少了一個條件，就不存在摩擦力了。

2. 靜摩擦力方向的判斷方法

在兩個物體接觸、粗糙、擠壓的情況下，如果相對靜止（一起靜止或一起共速運動）就有可能出現靜摩擦力，究竟能否產生靜摩擦力，我們可以：

（1）假設接觸面光滑，兩物體仍然能夠共速，就沒有靜摩擦力，兩物體不再共速，就有靜摩擦力。

（2）對物體受力分析（不包括摩擦力），在接觸面方向上的合力不為零，如果需要靜摩擦力才能符合題目要求，就有靜摩擦力，如果不需要摩擦力也能符合題目要求，就沒有靜摩擦力。

例2如圖3所示，位于粗糙斜面上的箱子，在人的推力F作用下，處于靜止狀態，則箱子的靜摩擦力（ ）

A.方向可能沿斜面向上 B.方向可能沿斜面向下

C.大小可能沿斜面向上

解析：如果假設接觸面光滑，不容易判斷箱子相對運動的趨勢，所以對箱子受力分析，正交分解得重力沿下滑方向的分力（下滑力）GX，如果推力F小于GX，箱子想下滑，有一個下滑的趨勢，為了不讓箱子下滑，箱子受到沿斜面向上的靜摩擦力，如果推力F大于GX，箱子想上滑，有一個上滑的趨勢，為了不讓箱子上滑，箱子受到沿斜面向下的靜摩擦力，如果推力F等于GX，箱子既不上滑也不下滑，就沒有滑動的趨勢，因此箱子也就不受靜摩擦力。

3.滑動摩擦力方向的判斷方法

在兩個物體接觸、粗糙、擠壓的情況下，不共速才能產生滑動摩擦力，“不共速”分兩種情形：（1）如圖4所示，兩物體速度方向相反，則每個物體滑動摩擦力的方向都和速度方向相反，一句話概括為“反向運動都相反”；（2）如圖5所示，兩物體速度方向相同，運動快（速率大）的物體受到的滑動摩擦力與自己的速度方向相反；運動慢（速率小）的物體受到的滑動摩擦力與自己的速度方向相同，一句話概括為“同向運動快反慢同”。

例3如圖6所示，在地鐵安檢中一個平直的傳送帶保持一定的速度順時針轉動，現將一個物體輕放在傳送帶左端，試分析摩擦力的方向。

解析：輕放物體，初速度接近零，物體與傳送帶不共速，故物體受到滑動摩擦力作用，由于物體運動慢，傳送帶運動快，根據“快反慢同”，物體受到向右的滑動摩擦力，傳送帶受到向左的滑動摩擦力。如果傳送帶足夠長，一旦物體與傳送帶共速，滑動摩擦力消失，接觸面方向上再無其他作用力，因此靜摩擦力也不會產生。

例4如圖7所示，一個足夠長的傳送帶與地面的傾角為θ，逆時針方向轉動，在傳送帶上端無初速地釋放一個物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數為μ，試分析物體摩擦力的方向。

解析：物體無初速釋放，與傳送帶不共速，出現滑動摩擦力，根據“快反慢同”，物體受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力，如圖8所示，當物體與傳送帶共速瞬間，可能會出現靜摩擦力，如果下滑力GX不夠大，而是GX≤fm（μ≥tanθ），物體就不會相對傳送帶下滑，而是一直保持相對靜止，此時就會出現沿傳送帶向上的靜摩擦力，如圖9所示，如果下滑力GX足夠大，而是GX>fm（μ

[ 參 考 文 獻 ]

[1]人民教育出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理必修1.北京：人民教育出版社，2010.

[2]朱明波.新編中學物理解題方法全書[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2008：77-78.