摩擦力相關(guān)考點(diǎn)分析

雒科黨

摩擦力是高中物理中的重點(diǎn)知識(shí)，也是難點(diǎn)知識(shí)。對(duì)摩擦力的考查往往會(huì)結(jié)合物體的受力分析、物體的平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用和功能關(guān)系。所以，要想突破這個(gè)重、難點(diǎn)，我們必須對(duì)摩擦力有更全面的認(rèn)識(shí)。下面我們結(jié)合考題對(duì)摩擦力進(jìn)行全面分析。

一、摩擦力有無(wú)及方向的判定

1.根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件進(jìn)行判定。

摩擦力的產(chǎn)生條件有以下三個(gè)，而且這三個(gè)條件缺一不可。

a.兩物體的接觸面不光滑。

b.兩物體相互接觸且相互間存在彈力。

c.兩個(gè)物體的接觸面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）。

確定存在摩擦力后，再根據(jù)摩擦力總是與物體相對(duì)接觸面的運(yùn)動(dòng)方向（或者相對(duì)接觸面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向）相反，確定摩擦力的方向。

解析：由于兩物體在沿粗糙墻壁下滑的過(guò)程中不能產(chǎn)生與墻壁之間的壓力，因此兩物體與墻壁之間不存在摩擦力，C、D錯(cuò)誤。二者一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，AB之間沒(méi)有彈力，B錯(cuò)誤。選擇A項(xiàng)。

2.根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判定。

有的情況下是否滿足摩擦力產(chǎn)生的條件不好判斷，特別是物體間是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)及其方向的判定。這種情況下需要結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及假設(shè)的方法判斷靜摩擦力的有無(wú)及其方向。

例2.卡車上裝著一只始終與它相對(duì)靜止的集裝箱，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.當(dāng)卡車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，卡車對(duì)集裝箱的靜摩擦力使集裝箱隨卡車一起運(yùn)動(dòng)

B.當(dāng)卡車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，卡車對(duì)集裝箱的靜摩擦力使集裝箱隨卡車一起運(yùn)動(dòng)

C.當(dāng)卡車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，卡車對(duì)集裝箱的靜摩擦力等于零

D.當(dāng)卡車制動(dòng)時(shí)，卡車對(duì)集裝箱的靜摩擦力等于零

鞏固訓(xùn)練：如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止。物體A的受力個(gè)數(shù)為（ ）

A.2 B.3 C.4 D.5

二、摩擦力相關(guān)的幾個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)的辨析

1.不能說(shuō)摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。

摩擦力的方向總是與接觸面相切，靜摩擦力的方向與物體相對(duì)接觸面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反；滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)接觸面的運(yùn)動(dòng)方向相反。而不是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，因?yàn)槲矬w的運(yùn)動(dòng)方向一般是相對(duì)地面來(lái)說(shuō)的，而地面不一定是接觸面。所以，我們只能說(shuō)摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

2.不能說(shuō)摩擦力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，一定是阻力。

3.不能說(shuō)靜摩擦力一定不做功，滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功。

4.不能說(shuō)摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向共線。

摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，可能與物體的運(yùn)動(dòng)的方向相反，還可能與物體運(yùn)動(dòng)方向成一夾角。

例4.如圖所示，物體A靜止在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤上，試判斷A所受靜摩擦力的方向。

解析：對(duì)A進(jìn)行受力分析：受豎直向下的重力和豎直向上支持力，A又隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，需要的向心力就只有圓盤對(duì)A的靜摩擦力提供，方向指向圓心。摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成90°角。因此，摩擦力的方向可以和運(yùn)動(dòng)的方向成一定的角度，不一定與運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上。

5.不能說(shuō)靜止的物體受到的摩擦力必定是靜摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力必定是滑動(dòng)摩擦力。

例5.如圖所示，B置于光滑的水平面上，A置于B的上面，且A、B接觸面粗糙。在（1）圖中A、B在水平力F作用下，一起向右做加速運(yùn)動(dòng)，在（2）圖中A用輕繩水平拉住，B在F的作用下，向右運(yùn)動(dòng)。試分析A、B之間的摩擦力。

解析：在（1）中A、B一起向右做加速運(yùn)動(dòng)，但A與B保持相對(duì)靜止，A向右做加速運(yùn)動(dòng)，必受到向右的力的作用，這個(gè)力就是B給A的向右的靜摩擦力。即：運(yùn)動(dòng)的物體受到靜摩擦的作用。在（2）中，B相對(duì)于A向右運(yùn)動(dòng)，A相對(duì)地面靜止不動(dòng)，A、B之間的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力，B給A的向右的滑動(dòng)摩擦力。即靜止的物體受到滑動(dòng)摩擦力的作用。總之，受靜摩擦力作用的物體相對(duì)接觸面一定是靜止的，相對(duì)地面可以是運(yùn)動(dòng)的。受滑動(dòng)摩擦力作用的物體相接觸面一定是運(yùn)動(dòng)的，相對(duì)地面可以是靜止的。

三、摩擦力大小的計(jì)算

（1）μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力。

（2）滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，與接觸面的大小也無(wú)關(guān)。

由于靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算方法和決定因素不同，因此計(jì)算摩擦力之前一定要注意區(qū)分摩擦力的種類。

例6.（2011年天津卷）如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力（ ）

A.方向向左，大小不變

B.方向向左，逐漸減小

C.方向向右，大小不變

D.方向向右，逐漸減小