高中物理中摩擦力存在與否的判斷依據(jù)及大小

吳典澤

摘 要：在我們高中物理的學(xué)習(xí)中，一個(gè)重要的難點(diǎn)就是摩擦力，這也是高考一直都愛考察的熱點(diǎn)。在我們對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析時(shí)，對(duì)物體所受摩擦力的分析讓我們感動(dòng)最為困難。這其中主要的原因有，第一是對(duì)于摩擦力的存在條件比較復(fù)雜;第二是對(duì)于摩擦力的方向不容易被判斷出來;第三是摩擦力的大小不是一個(gè)穩(wěn)定值。在我們對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)候，我們要掌握以上三點(diǎn)，再將平衡條件或者牛頓第二定律進(jìn)行參考，那么我就可以對(duì)摩擦力相關(guān)問題進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

關(guān)鍵詞：高中物理;摩擦力;判斷依據(jù);大小

一、關(guān)于摩擦力的基本概念

1.所謂滑動(dòng)摩擦力，就是兩個(gè)互相接觸的物體并且相對(duì)滑動(dòng)式時(shí)，那么它們的接觸面就會(huì)產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的摩擦力。2.兩個(gè)相互接觸的物體，處于靜止的狀態(tài)且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，那么它們之間就會(huì)產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的力。3.兩個(gè)互相接觸物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小與他們接觸面之間壓力大小呈正比關(guān)系4.對(duì)于摩擦力的方向，它是與物體間接觸的那面相切的，并且與物體運(yùn)動(dòng)方向或者運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反。5.最大靜摩擦力是靜摩擦力存在的最大值。

二、對(duì)是否存在摩擦力的判斷

首先，判斷是否存在摩擦力，我們必須要了解關(guān)于摩擦力產(chǎn)生的三個(gè)條件：第一是物體之間是否有相互接觸或者擠壓;第二是物體間的接觸面是否是粗糙的;第三是物體之間是否有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。如果沒有滿足上面的任何一個(gè)條件，那么說明不存在摩擦力，或者說摩擦力的大小為0。 下面舉例說明。

例：如下左圖所示，在一個(gè)光滑的斜面，一個(gè)物體M沿斜面滑下，請(qǐng)分析物體受力情況。

解析：對(duì)于這樣的題目我們經(jīng)常會(huì)由于粗心而犯錯(cuò)。在審題時(shí)要注意目中的光滑兩個(gè)字，這是一個(gè)光滑的物體，所以當(dāng)物體沿著它下滑時(shí)，物體是不受摩擦力的作用的，所受的力如上圖右所示，只有重力和支持力。

例：如下圖所示，在水平傳送帶上放上了重500N的大米，二者勻速向右運(yùn)動(dòng)，求大米所受摩擦力的大小。

解析：此題看似簡(jiǎn)單，實(shí)則容易出錯(cuò)。在對(duì)此題進(jìn)行分析時(shí)，我們要一步一步來。首先判斷米和傳送帶是否有動(dòng)摩擦力;其次判斷米和傳送帶間是否有靜摩擦力;根據(jù)二力平衡的概念，我們可以知道物體處于勻速狀態(tài)就是平衡狀態(tài)。在豎直方向，大米重力和所受支持力相互抵消，水平方向物體沒有受力，如果說受靜摩擦力作用，卻找不到與之平衡的力，所以是不存在摩擦力的。

三、利用平衡的條件求摩擦力大小

用二力平衡來判斷物體所受摩擦力的大小，其中關(guān)鍵的步驟是找出哪一個(gè)力與之是二力平衡的。我們可以通過以下步驟來分析：第一，對(duì)物體的狀態(tài)進(jìn)行判斷，看物體是否是平衡的，平衡狀態(tài)包括靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);第二，在初中物理中，我們只學(xué)習(xí)了關(guān)于水平地面和豎直的墻面這兩種情況下摩擦力的大小，但是在這種情況下物體一般受兩組平衡力的作用，它們之間互不相關(guān)，所以可以在下一步找出物體受到的所有力，判斷哪一個(gè)力與摩擦力同一直線，確定摩擦力的大小;第四，可以用合力知識(shí)對(duì)摩擦力大小進(jìn)行判斷。

四、對(duì)摩擦力方向進(jìn)行判斷

在上文已經(jīng)對(duì)摩擦力的定義作了一些闡述，我們知道，摩擦力一般是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。因此，關(guān)鍵的地方是判斷物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。對(duì)摩擦力方向判斷步驟為：第一，對(duì)施力物體和受力物體進(jìn)行確定;第二，對(duì)受力物體相對(duì)于施力物體的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行確定;第三，受力物體受到摩擦力的方向是和其運(yùn)動(dòng)方向相反。

五、對(duì)于非平衡狀態(tài)物體所受摩擦力大小

假如物體是處于一個(gè)非平衡的狀態(tài)下，那么物體受到的滑動(dòng)摩擦力與同一直線上的另一個(gè)力的大小就是不一樣的。對(duì)此時(shí)物體所受摩擦力進(jìn)行判斷，我們就要從影響滑動(dòng)摩擦力的因素下手，就是物體所受壓力，接觸面的粗糙程度入手。具體如下實(shí)例：

例：在水平地面自由靜止的物體，受到的摩擦力大小為多少？將水平向右5N大的推力施加在物體上，物體依然保持原來的狀態(tài)，那么此時(shí)物體所受摩擦力為多大？將推力增大到10N，此時(shí)物體正好開始運(yùn)動(dòng)，摩擦力此時(shí)為多大？

解析：對(duì)題目進(jìn)行分析，我們可以得到上面題目的答案是0N、5N、10N。第一問物體自由靜止在地面時(shí)，受重力和支持力，所以沒有摩擦力。第二問物體此時(shí)雖然受到推力，但沒有運(yùn)動(dòng)，所以受到靜摩擦力，與推力相等。第三題物體剛開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體受滑動(dòng)摩擦力，等于10N。

六、結(jié)語

摩擦力存在于生活中的很多地方，而且它的表現(xiàn)方式也是各種各樣，我們沒有固定的公式來對(duì)它進(jìn)行求解。所以學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)，就要求我們對(duì)概念牢記在心，對(duì)題型仔細(xì)分析，才不會(huì)陷入困境，對(duì)于摩擦力的學(xué)習(xí)也會(huì)更加有效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮偉.關(guān)于滑動(dòng)摩擦力作功的討論[J].承德師專學(xué)報(bào)，1982（01）.

[2] 司友甫.談?wù)劵瑒?dòng)摩擦力[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2002（23）.