高中物理“摩擦力”問題的幾個復習要點

龔財

【摘要】摩擦力作為高一物理教學的重要部分，是指作為物體接觸面間阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，在日常生活中無處不在，是理解更復雜物理現象的基礎.本文基于核心素養的指引，分別呈現摩擦力產生的條件、靜摩擦力、判斷滑動摩擦力方向、動摩擦因數問題、滑動摩擦力與拉力5種題型，希望對學生的學習提供參考.

【關鍵詞】高中物理；摩擦力；解題策略

1 摩擦力產生的條件

例1 兩個物體相互接觸，在它們的接觸面間，下列說法正確的是（? ）

（A）有摩擦力一定有彈力.

（B）有彈力一定有摩擦力.

（C）彈力越大，摩擦力一定越大.

（D）摩擦力越大，彈力一定越大.

解析

彈力是由于物體之間的彈性形變而產生的力，即當兩個物體相互擠壓或拉伸時，它們之間會產生恢復原狀的力，即彈力.而摩擦力的產生并不是單純依賴于彈力的存在，而更多與接觸面的粗糙度以及是否有相對運動或相對運動的趨勢有關.因為摩擦力存在要求兩物體接觸且存在彈性形變，（A） 正確.而即使存在彈力，如果接觸面光滑也可能沒有摩擦力，（B） 錯誤.彈力與摩擦力大小并沒有直接的、固定的量化關系，因為摩擦力的大小還受到其他因素（如接觸面的粗糙程度、是否有相對運動等）的影響，故（C） 和（D） 錯誤.

2 靜摩擦力的概念

例2 下列關于靜摩擦力的說法正確的是（? ）

（A）只有靜止的物體才受靜摩擦力的作用.

（B）靜摩擦力等于阻力.

（C）兩個物體間的靜摩擦力為定值.

（D）靜摩擦力的方向與物體間相對運動的趨勢方向相反.

解析

靜摩擦力是物體在接觸面上相對靜止時所受到的一種力，以阻止物體滑動為主要特征.靜摩擦力作用于試圖相對滑動但尚未開始相對滑動的物體.即使物體本身不是完全靜止的（它可能是在另一個正在移動的物體上），只要它們之間沒有相對滑動，靜摩擦力就可能存在，故（A）選項錯誤.靜摩擦力特指接觸面之間阻礙相對運動趨勢的力，故（B）選項錯誤.靜摩擦力并不是一個固定的值，它有一個最大值，且取決于兩個表面的性質和它們之間的正壓力.靜摩擦力會根據外力的大小而改變，但不會超過這個最大值，故（C）選項錯誤.靜摩擦力的方向總是與試圖使物體相對移動的外力的方向相反，從而阻礙兩個物體之間的相對滑動趨勢，故（D）選項正確.

3 判斷滑動摩擦力方向

例3 如圖1所示，物體A在光滑的水平面上以速度v1向右運動，物體B在物體A的粗糙上表面以v2的速度向右運動，下列判斷正確的是（? ）

（A）若v1=v2，A，B之間無摩擦力.

（B）若v1=v2，A受到了B所施加的向右的摩擦力.

（C）若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑動摩擦力.

（D）若v1

解析

若v1=v2，物體A，B相對于地面以相同速度向右運動，且兩者之間沒有相對速度，即二者之間沒有相對運動，也就不會產生滑動摩擦力，故（A）正確、（B）錯誤.若v1>v2，B相對于A而言向左滑動，根據滑動摩擦力的方向總是與相對滑動的方向相反的原則，B會對A施加一個向左的滑動摩擦力，而非向右，故（C）錯誤.若v1

4 動摩擦因數問題

例4 如圖2所示，質量為m的物體A與豎直墻壁接觸，受到水平壓力F作用時能保持沿墻面勻速下滑，若物體A與墻面的動摩擦因數為μ，那以下選項中正確的是（ ?）

（A）F＜mg.?? （B）F＞mg.

（C）F=mg. （D）無法確定.

解析

由于物體A沿著豎直墻壁勻速下滑，可以推斷出物體A在豎直方向上的受力處于平衡狀態.在這個方向上，物體A主要受到兩個力的作用：重力mg（向下）和墻面對物體A的摩擦力（向上）.由于物體是勻速下滑的，這意味著重力mg和摩擦力大小相等，方向相反.可知μF=mg.因μ＜1，故F＞mg，因此（B）選項正確.

5 滑動摩擦力與拉力

例5 將一張A4紙夾在英漢字典內，英漢字典的質量為1.2kg，共902頁，A4紙夾在第600頁與601頁之間，已知A4紙與書內紙張之間的動摩擦因數為0.4，重力加速度g取 10m/s2，要把A4紙從書中拉出，拉力至少應為（? ）

（A）6.4N. （B）3.2N.

（C）9.6N. （D）4.8N.

解析

英漢字典共有902頁，因此當A4紙夾在第600頁和601頁之間時，意味著有600頁的紙張對A4紙產生壓力.由于字典的總質量為1.2kg，我們可以根據頁數比例來計算壓在A4紙上的字典部分的質量，即m=600902×1.2kg=0.8kg.這部分質量造成的重力即為壓力N，根據g=10m/s2，可知N=G=mg=0.8×10N=8N.因為A4紙同時與上下兩部分紙張接觸，所以兩面的摩擦力都需要考慮.每一面產生的摩擦力為f，總摩擦力即為兩倍單面摩擦力，即從英漢字典中拉出一張A4紙所需的最小拉力f=2μN=6.4N，故選（A）.