三步搞定靜摩擦力

楊三樂

摩擦力是學(xué)生初入高中的第一只“攔路虎”，而靜摩擦力又是其中較難分析的一點(diǎn)。以下三個(gè)步驟或可讓你輕松掌握靜摩擦力。

第一步：明確產(chǎn)生條件

靜摩擦力的產(chǎn)生必須具備三點(diǎn)：1.兩個(gè)物體相互接觸時(shí)存在壓力；2.兩個(gè)物體接觸面粗糙；3.兩個(gè)相互接觸的物體存在相對運(yùn)動(dòng)的趨勢。

例題1：物體A與B相互接觸，其中A保持靜止，判斷靜摩擦力的方向。

分析與解：圖1中，由于F的作用使A、B間存在彈力，由于A的重力作用使A相對B有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，且接觸面粗糙，因此A受到B對它的靜摩擦力。

圖2中，由于A的重力使A、B間存在彈力，同時(shí)A具有沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)趨勢，且接觸面粗糙，因此A受到沿斜面向上的靜摩擦力。

第二步：與壓力不成正比

因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力與物體所受的壓力或支持力成正比，當(dāng)壓力變化時(shí)，滑動(dòng)摩擦力一定變化，但這種關(guān)系對于靜摩擦力來說并不成立。

例2：如圖3，物體P在水平力F的作用下保持靜止，若增大F，則

A.物體對墻的壓力不變

B.物體對墻的壓力將增大

C.物體對墻的摩擦力不變

D.物體對墻的摩擦力變大

分析與解：物體P在水平力F的作用下保持靜止，由于受重力的作用，具有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢，此時(shí)P受到的摩擦力與重力平衡。當(dāng)外力增大時(shí)，P對墻的壓力增大，且仍然靜止，可知靜摩擦力仍然等于重力，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為正壓力增大靜摩擦力就增大了。

第三步：判斷是否有相對運(yùn)動(dòng)趨勢

1.用假設(shè)法

判斷有無運(yùn)動(dòng)趨勢最簡單的方法是假設(shè)接觸面是光滑的，看被研究的物體是否運(yùn)動(dòng)，向何方運(yùn)動(dòng)。若運(yùn)動(dòng)則有靜摩擦力，其方向與相對運(yùn)動(dòng)的方向相反；不運(yùn)動(dòng)則無靜摩擦力。

例3：如圖4，物體A靜止在斜面B上，判斷A受到的靜摩擦力；如果用繩把A系住，且繩是拉緊的（如圖5），判斷A受到的靜摩擦力。

分析與解：圖4中，假設(shè)A、B接觸面光滑，A將沿斜面下滑，現(xiàn)在A靜止，必然受到B對它的靜摩擦力，方向與其下滑的方向相反，即沿斜面向上。

圖5中，如果用繩把A系住，且繩是拉緊的，此時(shí)即使A、B接觸面光滑，因繩的作用，A也不會(huì)下滑，所以A、B間無靜摩擦力。

2.根據(jù)平衡條件

物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，物體各方向上受到的力都是平衡的，即各個(gè)方向合外力為0。

例4：如圖6，斜面體B在水平地面上保持靜止，物塊A從斜面頂端勻速滑下，則

A.地面對B有靜摩擦力，方向水平向左

B.地面對B有靜摩擦力，方向水平向右

C.地面對B無靜摩擦力

D.地面對B有向上的靜摩擦力

分析與解：A、B兩物體都處于平衡態(tài)，可對整體進(jìn)行受力分析。豎直方向上，整體受到重力（mA+mB）g和地面對它的支持力N，這兩個(gè)力是一對平衡力。水平方向上，整體受力也是平衡的。而對整體來說，沒有受到靜摩擦力以外的力，因此地面對整體也沒有靜摩擦力，否則整體就不能維持平衡狀態(tài)，所以選項(xiàng)C是正確的。

在分析靜摩擦力時(shí)，有時(shí)還要選取單個(gè)物體進(jìn)行受力情況的分析。

3.根據(jù)物體的加速度分析靜摩擦力。

使用這種方法時(shí)，首先要知道被研究物體的加速度，再判斷物體所受其他力的合力能否產(chǎn)生這一加速度。若能，則無靜摩擦力；若不能，則有靜摩擦力。

例5：物體A放在水平放置的圓盤B上，隨B一起作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖7所示，試分析A受到的靜摩擦力。

分析與解：假設(shè)A、B接觸面光滑，以B作參照系，A將背離盤心滑動(dòng)?，F(xiàn)在A相對B靜止，必受到B對它的靜摩擦力，方向與其滑動(dòng)方向相反，即沿半徑指向盤心。

有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為，圓盤光滑，A將沿切線方向滑動(dòng)，則受到的靜摩擦力是沿切線方向。這種看法之所以錯(cuò)，是因?yàn)橐缘孛鏋閰⒄障?，而不是以圓盤B。