摩擦力方向如何判斷

代德勇

在重力、彈力、摩擦力等常見的力中，最為復(fù)雜的就是摩擦力。對于剛接觸高中物理的高一學(xué)生來說，在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，常感到困難。特別對于摩擦力的方向，有些同學(xué)感覺無從下手、難以判斷。那么摩擦力的方向究竟應(yīng)該如何來確定呢？

一、摩擦力的方向

定義：相互接觸的物體，當(dāng)他們發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，這種力叫做摩擦力。

由定義可以知道摩擦力方向：

1. 滑動(dòng)摩擦力的方向：沿著接觸面，并且跟物體的相對運(yùn)動(dòng)方向相反。

2. 靜摩擦力的方向：沿著接觸面，并且跟物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。

二、對“相對”二字的理解

指所研究物體“相對于”與它接觸的物體（施力物體）是否有相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢，而不一定是相對于地面。

三、判斷方法

根據(jù)以上分析，我們可以歸納判定摩擦力方向的方法如下：

1. 找出摩擦力的施力物體。

2. 選擇此施力物體為參照物。

3. 判斷受力物體的相對運(yùn)動(dòng)方向或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向。

假設(shè)法（判斷相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向）

當(dāng)難以判斷相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向的情況下，運(yùn)用假設(shè)法——可以假設(shè)接觸面光滑，物體會(huì)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，則相對運(yùn)動(dòng)方向即為相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向。

4. 用“相反”確定摩擦力的方向。

四、實(shí)例解析

1. 用“相反”確定摩擦力的方向。

例1 如圖1，傳送帶勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，物體以初速度為0輕輕放在傳送帶上，試分析受到的摩擦力的方向。

錯(cuò)解：物體放在傳送帶時(shí)后，將在滑動(dòng)摩擦力的帶動(dòng)下相對地面向右運(yùn)動(dòng)，則物體受到的摩擦力方向向左。

錯(cuò)解分析：物體向右運(yùn)動(dòng)是對的，（以地面為參考系）但物體相對傳送帶的方向是向左的，（而不打算相對地面，與地面無任何關(guān)系）所以受到的摩擦力的方向是向右的。錯(cuò)誤的原因是錯(cuò)把運(yùn)動(dòng)方向當(dāng)成了相對運(yùn)動(dòng)方向。

根據(jù)以上分析，我們欲判斷滑動(dòng)摩擦力的方向，應(yīng)該明確以下幾個(gè)方面：

（1）應(yīng)該明確研究對象和施力物體。

（2）明確研究對象相對施力物體的相對運(yùn)動(dòng)方向，而不是受力物體相對地面或其他的參考系，這點(diǎn)是非常重要的。因?yàn)槟Σ亮κ前l(fā)生在受力物體與施力物體之間，與其他物體無關(guān)，這是學(xué)生常犯的錯(cuò)誤，尤其老是以地為參考系，判斷物體相對于地面的方向。

（3）摩擦力的方向和第二步判斷出的相對運(yùn)動(dòng)的方向相反。

其中（2）應(yīng)該是最重要的一步，當(dāng)然也是最難的一步。如上例，學(xué)生就是在這點(diǎn)上常犯錯(cuò)誤。

例2 如圖2，物體AB靜止在斜面上，試分析B受到A的摩擦力的方向。

錯(cuò)解：物體B有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，所以受到的摩擦力的方向是向上的。

錯(cuò)解方向：物體B有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢不假，但這個(gè)相對運(yùn)動(dòng)趨勢三結(jié)合相對地面的，不是相對A的。而問題是讓我們分析A和B之間的摩擦力，應(yīng)該分析B相對A的相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向。

正確解答：第一步，因?yàn)榉治龅氖茿和B之間的摩擦力，所以受力物體是B，施力物體是A（而不是地面）。第二步，分析B相對A的相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向。假設(shè)A和B沒有摩擦力，則A應(yīng)該相對B向下滑動(dòng)，所以A相對B有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，而B相對A就有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢，所以B受到A的摩擦力應(yīng)該是向下的。

綜上所述，判斷摩擦力的方向，首先確定研究對象和施力物體，再判斷相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向，最后根據(jù)“相反”確定摩擦力方向。