如何有效分析高中摩擦力的探索

張陳欣珗

【摘要】在高中的物理學內容中，由于力學占據了很大的空間，所以無法推測力學在考試中占據了多大的比分。力學這個領域被分成很多類別。本文是從力學的摩擦力出發進行探究和學習的，探究摩擦力方向和計算方法的例子，期待該例子對力學的學習有用。

【關鍵詞】高中物理;力學;摩擦力

摩擦力是高中物理學的重要知識點之一。摩擦力是由兩個或更多個對象之間的相互作用產生的。摩擦力與物體接觸面的大小、方向、粗糙度有關。對象之間的接觸面越粗，摩擦越大。壓力越大，對象之間的摩擦力越大。

一、判斷摩擦力的方向

（一）運用反作用力法判斷摩擦力方向

反作用力法首先通過分析確定相對較小的物體的摩擦力和運動方向，然后逐漸根據對象的大小或與較小的對象接觸的物體依次展開分析。

（二）概念法判斷摩擦力方向

使用概念法來判斷摩擦力的方向主要根據是：物體在一個水平面上處于靜止狀態時，物體所受摩擦力的方向和接觸面相切，和壓力的運動方向垂直，這時摩擦力與物體的運動方向相反。運用概念的方法來確定摩擦力方向的時候，選擇對象的方向和相對方向十分重要。要查找對象的相關運動趨勢，請執行以下步驟：首先，選擇要調查的實驗對象，即支撐對象。然后，選擇需要與摩擦對象接觸的參考對象，并確定它們之間的接觸面。第三，觀察觀察到的對象和參考對象的移動趨勢。

（三）運動狀態觀測法判斷摩擦力方向

詳細分析物體受到的外力和摩擦力，根據物體的運動狀態調查力的大小和方向，根據牛頓第二定律確定力和反作用力的大小和方向平衡的必要條件來決定。

二、計算摩擦力的方法

在分析物體的靜止摩擦力或滑動摩擦力時，首先滑動摩擦力的方程式是Ff=μFN，μ是滑動摩擦力的因子，沒有單位，其大小取決物體間接觸面的粗糙度或滑動程度等，F表示壓力，和物體的運動速度與接觸面的粗糙度程度無關。

靜摩擦力的決定：靜摩擦力的范圍是fn≥f≥0（fn表示最大摩擦力）。最大靜摩擦力根據物體壓力的變化而變化。壓力越大，最大靜摩擦力越大。一般來說，最大靜摩擦等于滑動摩擦。

運動狀態法：摩擦力大小一般可用運動狀態法或反作用力的方法，有點晦澀難懂，例2就是這一方法的例子。

例1：如圖1所示，將質量m的對象放置在傳送帶上，并根據傳送帶的移動（左右）。在以下兩種情況下，將速度設置為a，并計算對象在以下兩種情況下的摩擦力。

解：當m向上做加速運動時，斜面有一個向下的重力分量，所以需要傳送帶向上加速運動，這時傳送帶對物體所產生的摩擦沿著傳送帶向上。物體向下加速的話，摩擦力的大小受到加速度的大小的影響。當重力傾斜面的方向達到特定的平衡點時，傾斜面的方向正確地提供必要的外力，摩擦力的大小為0。當加速度為正時，摩擦力從斜面下降，加速度為負時，此時摩擦力為沿斜面向上。

m向上加速時，根據牛頓第二定律，是F-mgsina=ma，方向沿著傾斜面朝上。同樣地，當m向下加速時，mgsina-F=ma（F向上）。所以，F=mgsina-ma

當a0。與假設的方向相一致，沿斜面向上。

當a=gina時，F=0。m與斜面之間的摩擦力為0。

當a>gina時，F<0。與假設方向相反，沿斜面向下。

例2：如圖所示，A，B，C的質量全部是100kg，ABC重疊放在地面。此時，對象B具有受到A水平向左拉伸力F。F=90N的情況下，A、B、C做勻速直線運動，相對靜止，計算出A和C的摩擦力。

如圖2所示：A、B、C的質量均為100kg，將ABC進行重疊，并放在水平靜止的地面這時物體B受到了一個水平向左的拉力F。當F=90N時，A、B、C做勻速直線運動且相對靜止，求A、C受到的摩擦力。

解：當F=90N的情況時，A、B、C全部水平直線地移動。A可以根據平衡狀態的原理獲得摩擦力。B對A的摩擦力為0，由牛頓的第三定律，A對B的摩擦力為零。B的狀態處于平衡狀態，C和B相對靜止，因此可以得出C對B的靜摩擦力為90N，其方向為向左。根據牛頓的第三定律，B對C的靜摩擦力為90N，方向為右。

如果物體的運動軌跡和摩擦不明確，首先假定摩擦力在特定的方向上運動，其次使用牛頓的第三定律分析推斷方程式。經過仔細分析以及實際題目的組合，可以得出最終結論。

三、總結

物理學是復雜的學科。在高中學習物理學知識時，應用是非常重要的。實際上，物理學的機制是具有復雜的構造和廣泛知識的結構。因此，如果想學好高中物理學，首先要做的是學習每個小點的知識分析。本論文僅對物理力學的小分支摩擦力進行分析和研究。其實，還有很多關于力學的復雜知識需要不斷探索才能真正理解其奧妙。

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