靜摩擦力五問

一、靜止的物體會不會受到摩擦力？

同學(xué)們通過學(xué)習(xí)知道，一個物體在另一個物體表面滑動時，會受到阻礙它運動的力，這種力叫做滑動摩擦力．同學(xué)們有沒有想過，一個物體在另一個物體表面上靜止不動時，會不會受到摩擦力的作用呢？下面來看幾個例子．

例1 人用水平向右的推力在水平地板上推箱子，箱子保持靜止，箱子會不會受到摩擦力的作用？

例2 物塊放在斜面上靜止不動，物塊會不會受到摩擦力的作用？

例3 物塊放在水平面上，沒有受到水平力的作用處于靜止不動，物塊會不會受到摩擦力的作用？

上面三個例子中，物體相對于接觸面都靜止不動，但是例1中的箱子受到水平向右的推力，那么箱子相對于地板有向右運動的趨勢（即箱子有向右運動的念頭），故箱子受到地板阻礙它向右運動的摩擦力，這樣的摩擦力稱為靜摩擦力．同樣，例2中物塊放在斜面上靜止不動，但物塊由于受到重力作用，相對于斜面有向下滑動的趨勢（即物塊有向下滑動的念頭），故物塊受到斜面阻礙它向下滑動的靜摩擦力．而例3中物塊放在水平面上，沒有受到水平力的作用，物塊也沒有向左或向右運動的趨勢（即物塊沒有向左或向右運動的念頭），故物塊沒有受到靜摩擦力的作用．

二、什么是靜摩擦力？

由上述分析我們可以得出靜摩擦力的定義：若兩個相互接觸且相互擠壓，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動的趨勢，而又未發(fā)生相對滑動，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動的力，稱為“靜摩擦力”．由靜摩擦力定義得到靜摩擦力的產(chǎn)生條件：①兩物體相接觸；②接觸面不光滑；③兩物體間有彈力；④兩物體有相對運動的趨勢．

不少同學(xué)對“兩物體有相對運動的趨勢”很難理解，同學(xué)們可以根據(jù)物體的受力分析，依據(jù)力的作用效果來判定物體之間是否有相對運動的趨勢，或者運用“假設(shè)法”來判定物體是否受到靜摩擦力的作用．例如，握在手中的瓶子，由于受到重力的作用要下落，而手對瓶子的壓力不能阻止瓶子下落，那是什么力阻止瓶子下落呢？那就是靜摩擦力作用的結(jié)果．另外，根據(jù)靜摩擦力的定義，靜摩擦力的“靜”是指兩物體保持相對靜止，運動的物體也可以受到靜摩擦力的作用．例如，皮帶運輸機是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力把貨物從低處送往高處的．

三、靜摩擦力的方向如何確定？

對于靜摩擦力的方向，不少同學(xué)也有一定的困惑，總以為摩擦力的方向與物體實際運動的方向相反，其實不然，對靜摩擦力方向的正確理解是“靜摩擦力的方向跟接觸面平行或相切，并且跟物體相對運動趨勢方向相反而不是與物體實際運動的方向相反”．這里所謂的相對，是以施加摩擦力的施力物體為參照物的，判定靜摩擦力的方向可以不管物體實際運動的方向，而要正確分析物體相對于接觸面（即施加摩擦力的表面）的相對運動趨勢的方向，具體問題中可以利用“假設(shè)法”（即物體不受到摩擦力的作用），判定出物體相對于接觸面的相對運動趨勢的方向，從而得到靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢方向相反．

例如，在皮帶運輸機把貨物從低處送往高處的過程中，貨物實際運動的方向是沿著皮帶向上，貨物與皮帶相對靜止，但是貨物由于受到重力的作用，相對于皮帶有向下滑動的趨勢，又可假設(shè)貨物沒有受到靜摩擦力作用的話，貨物將會沿著皮帶向下滑動，可以判定貨物相對于皮帶的相對運動趨勢方向是沿著皮帶向下，所以貨物受到的靜摩擦力的方向是沿著皮帶向上．從上述事例還可以看出靜摩擦力并非總是阻礙物體的運動，也可以是物體前進(jìn)的動力．同學(xué)們同樣可以分析出人走路、車輛行駛就是依靠地面對人腳、車胎的靜摩擦力前進(jìn)的．

四、靜摩擦力的大小如何計算呢？

例1 用水平方向60N的力推放在水平地面上重500N的箱子，箱子靜止不動，求：

（1）箱子受到的靜摩擦力是多少？

（2）如果改用30N或40N的力去推，靜摩擦力又各是多少？

（3）用水平方向60N的力推放在水平地面上重800N的箱子，箱子靜止不動，那么箱子受到的靜摩擦力是多少？

（4）仍用60N的水平力推重1000N的箱子，箱子受到的靜摩擦力又是多少？

例2 用手握住瓶子，瓶子靜止在手中不動，下面說法正確的是（ ）.

A．手對瓶子的壓力恰好等于瓶子的重力

B．手對瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力

C．手握得越緊，手對瓶子的摩擦力越大

D．手對瓶子的摩擦力必須大于瓶子的重力

答案 例1（1）60N （2）30 N、40 N （3）60N （4）60N 例2 B

由上面例題解答可以知道：靜摩擦力沒有確定的計算公式，靜摩擦力的大小不是一個定值，靜摩擦力隨著外力的增大而增大，但靜摩擦力的只能增大到達(dá)某一最大值，大小在零和某一最大值之間．所以靜摩擦力只能是根據(jù)力的平衡來計算，由于相對靜止，物體受到的合力為零，根據(jù)二力平衡可以計算出靜摩擦力的大?。?/p>

五、靜摩擦力有哪些應(yīng)用？

在我們的生活中，普遍存在靜摩擦現(xiàn)象．例如，握在手中的瓶子、粉筆不會滑落，就是靜摩擦力作用的結(jié)果，再例如人行走、拔河比賽都與靜摩擦有著不可分割的聯(lián)系．織布、縫制衣服、組裝自行車零件，也是靜摩擦力的作用．靜摩擦力在生產(chǎn)中的應(yīng)用也很多．例如，如圖所示的皮帶運輸機是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力把貨物送往高處． 還有，自行車、汽車主動輪與地面之間的摩擦力也屬于靜摩擦力．但由于靜摩擦的存在，人們水平移動物體，機器發(fā)生轉(zhuǎn)動等需要克服靜摩擦消耗一定的能量，這會給人們帶來一些不利．總之，靜摩擦既有利又有弊，假如沒有靜摩擦，山體會發(fā)生滑坡，沙漠里的各種沙丘也不復(fù)存在，各種機器設(shè)備就會散架；人和大多數(shù)的交通工具將寸步難行，整個世界都將會改變模樣．