疊放物體摩擦力方向及大小判斷

陳誠

【摘要】對于摩擦力的產生是有條件的，需要兩個物體之間發生相對運動或相對運動趨勢，而摩擦力方向的判斷則需要根據平衡狀態及與相對運動方向相反這一要素進行判斷.而疊放物體摩擦力方向及大小的判斷，由于存在的物體多并且復雜，給學生造成一定的難度，要學會正確的解決辦法，同時聯系力的作用是相互的、平衡狀態、隔離法分析等進行綜合分析判斷.

【關鍵詞】初中物理；隔離法；相對運動

摩擦力的方向及大小的判斷是力學中的一個難點，而對于疊放物體摩擦力的分析與判斷更是很多學生的難題.對于疊放物體的摩擦力的分析關鍵在于方法的使用，以及平衡力定義特點和相互作用力特點等的理解，同時要學會利用 “隔離法”或“整體法”等去分析判斷，特別是方向的判斷.為了快速準確地去解決這類難點，下面以豎直疊放物體的問題列舉幾例進行分析.

1 對疊放物體中下面的物體施加力

對于這類問題可以通過“隔離法”進行分析，首先根據其運動狀態對上面物體進行受力分析，然后再分析下面物體的受力情況即可.

例1 如圖1所示，A和B是兩個疊加在一起的兩個長方體，它們一起放在水平的地面C上，現在對物體B施加一個水平向右的力F，兩個物體A和B一起做勻速直線運動.由此可以判斷，關于A、B間摩擦力f₁和B、C間摩擦力f₂的分析中，正確的是（）

（A）f₁=0，f₂≠0.（B）f₁=0，f₂=0.

（C）f₁≠0，f₂=0. （D）f₁≠0，f₂≠0.

解析 首先，以A為研究物體進行分析受力情況，由于研究摩擦力，因此，只分析水平方向即可，由于A處于平衡狀態并且在水平方向沒有施加的外力，因此不受摩擦力，即A與B之間沒有摩擦力.然后，分析B物體，B受到水平向右的力F，由于B物體受力平衡，并且物體A與B之間沒有相對運動趨勢，即二者之間沒有摩擦力，要使B處于平衡，只能B和C之間存在摩擦，即B受到C給的水平向左的摩擦力，并且和F大小相等.所以F₁=0，F₂≠0，答案（A）.

點評 對于此類問題最好通過“隔離法”進行分析，通過假設的方式進行判斷是否符合平衡條件，不要被表面現象所迷惑，誤認為運動的物體就會受到摩擦力，要正確地理解摩擦力的定義，兩個接觸的物體之間要發生相對運動或相對運動趨勢才可能受到摩擦力，正確學會受力分析也是解題關鍵.

2 對疊放物體中上面的物體施力

對于此類問題仍然要運用“隔離法”受力分析，先分析上面物體，再分析下面物體，在圖中可以采用不同顏色的筆進行區分各種力，一定要用力的符號下標出角標，更好地認識到力的受力物體，結合平衡狀態和作用力及反作用力的特點判斷大小和方向.

例2 現有兩個物體A和B疊放在水平桌面上如圖2所示，對A施加一個水平向右的拉力F，使兩個物體一起向右勻速直線運動，關于兩個物體之間及B與地面之間的摩擦力說法正確的是（）

（A）A不受摩擦力.

（B）A受到大小為F的向右的摩擦力.

（C）A對B施加大小為F的向左的摩擦力.

（D）地面對B施加向左大小為F的摩擦力.

解析 首先，以A為研究物體進行受力分析，由于A受到水平向右的拉力F，又因為A做勻速直線運動，所以它必受水平向左的一個平衡力，由于A與B接觸，所以這個力是B對A的摩擦力，方向水平向左，大小為F，故（A）和（B）選項錯誤；然后，對B進行受力分析，根據力的作用是相互的，所以A同時也對B有個水平向右的摩擦力，大小為F，故（C）選項錯誤，又因為B向右做勻速直線運動，因此，B一定受到一個水平向左的平衡力，大小為F，此時只能是地面對B的摩擦力，因此地面對B的摩擦力方向水平向左，大小為F，故（D）選項正確.

答案（D）.

點評 此題情景會使一些學生不太接受，所以對于這類問題一頭霧水，其根本原因是對摩擦力的理解不到位，沒有認識到摩擦力有時也會成為動力.因此，在分析疊放物體時，注意分析的順序，并且了解相互作用力的特點，要明確研究對象，才能更好地判斷力的大小和方向.

3 三個疊放物體中間物體施加力

例3 現有三個相同的物體A、B和C，并且按照如圖3所示的情況將三個物體疊加在一起放在地面上，對物體B施加一個水平向右的拉力F時，三個物體一起向右做勻速直線運動，對于三個物體之間以及與地面之間的摩擦力說法正確的是（）

（A）A與B之間的摩擦力為10N.

（B）B與C之間的摩擦力為5N.

（C）C與地面的摩擦力為10N.

（D）B與C之間的摩擦力為0N.

解析 對于此題屬于多個物體疊加受力分析的判斷，解決此類問題要選對方法，可以結合作圖的方式進行受力分析，避免力多復雜而出現視覺的混淆，同時，要根據相互作用力的特點判斷力的大小和方向.因此，對于三個物體的受力分析，仍然可以采用整體和隔離相結合的方法，（A）選項中，首先對A進行受力分析，由于在水平方向上A不受外力，并且勻速運動，A和B保持相對靜止，因此A與B之間沒有摩擦力即摩擦力為0N，故（A）選項錯誤；（B）選項中，由于B受到向右的拉力，而與A之間沒有摩擦力，因此，B與C之間必有摩擦力與拉力相互平衡，B受到水平向左10N的摩擦力，故（B）和（D）選項錯誤；最后，對C進行受力分析，根據力的作用是相互的，所以C受到B施加水平向右10N的摩擦力，又因為C也做勻速直線運動，因此，C一定受到地面對它水平向左的10N的摩擦力來相互平衡，故（C）選項正確.

答案（C）.

點評 對于多個物體疊加的摩擦力的判斷分析，通過隔離法依次進行受力分析，此題可以換個思路，把上面兩個物體看成整體進行受力分析，通過“整體法”與“隔離法”相結合進行快速判斷摩擦力的大小和方向；也可以通過“整體法”對三個物體作為一個整體進行受力分析，這樣更能快速地判斷C物體與桌面的摩擦力的大小及方向.

4 結語

總之，這類疊放物體的類型還有很多，比如疊放物體的上下兩個物體都會受到力，以及多個物體疊加的受力分析。還有豎直方向的疊加物體的受力分析，不管屬于哪類型式，都要利用好相應的方法，特別是學習的過程中，善于總結和反思，把握巧妙的思路和方法，此類問題的共性是處于平衡狀態，通過平衡狀態才能根據一個力的大小和方向判斷另一個力的大小和方向。有時一個物體也會受到多個力的作用，這時要抓住“隔離法”的妙處，明確研究對象，從上到下逐一分析，不多力也不少力，把相互作用力的大小相等和方向相反及作用在不同物體上的特點用準用對，才能輕松應對疊放物體的摩擦力問題.