靜摩擦力和動摩擦力的區(qū)分研究

趙昊 湖南省邵東第一中學(xué)

靜摩擦力和動摩擦力的區(qū)分研究

趙昊 湖南省邵東第一中學(xué)

在高中物理知識學(xué)習(xí)中，靜摩擦力和動摩擦力是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，靜摩擦力與動摩擦力的方向判定、大小計(jì)算以及做功問題都是比較難以掌握的。文章圍繞動、靜摩擦力的概念和產(chǎn)生條件展開，研究這兩種摩擦力的區(qū)分，以進(jìn)一步深化認(rèn)知此模塊知識內(nèi)容。

靜摩擦力 動摩擦力 區(qū)分研究

高中物理學(xué)中的靜摩擦力和動摩擦力在日常生活中都比較常見，但在學(xué)習(xí)過程中要想掌握好這兩部分知識，其難度較大。為了更好地理解和應(yīng)用這兩種摩擦力，準(zhǔn)確解答出相關(guān)題目，學(xué)生需要對靜摩擦力和動摩擦力之間的區(qū)別進(jìn)行深入研究。

1 相關(guān)概念界定

1.1 靜摩擦力概念解析

在高中物理學(xué)中，教材對靜摩擦力和動摩擦力分別進(jìn)行了概念界定。具體而言，物體在另一物體的表面進(jìn)行運(yùn)動時，二者之間會產(chǎn)生一定的運(yùn)動阻力，或者是相對運(yùn)動趨勢的作用力，那么這個力就是摩擦力。而如果這兩物體相互碰觸相互擠壓并且兩個物體都是處于靜止?fàn)顟B(tài)的，其只會在外力作用下，產(chǎn)生相對應(yīng)的滑動趨勢，相對于兩個物體來說其并沒有發(fā)生相互滑動，它們之間的這種阻礙力就叫做靜摩擦力。由此可見，靜摩擦力的產(chǎn)生是具備一定條件的，兩物體的接觸、擠壓、接觸面粗糙、存在相對運(yùn)動趨勢都是靜摩擦力產(chǎn)生的必要條件，這些條件缺一不可，必須同時滿足，否則，便不會產(chǎn)生靜摩擦力。

1.2 動摩擦力概念解析

動摩擦力主要是指在兩個相互接觸的物體表面，兩物體都處于相互滑動狀態(tài)時，在兩物體的接觸面上會產(chǎn)生一定的阻礙力，阻礙物體的滑動，這便是動滑動摩擦力，也叫做動摩擦力。一般而言，動摩擦力是一種物體接觸面切線方向的約束力，通常記為Fd。通常情況下動摩擦力的產(chǎn)生條件也有三個，一是兩個物體的表面必須相接觸并存在一定的擠壓力，二是接觸面相對粗糙，三是存在相對滑動趨勢。這三個條件也必須同時滿足，缺一不可。動摩擦力也有大小，其大小與接觸面的粗糙程度相關(guān)，并且其與物體的正壓力成正比，而與物體的滑動速度成反比。

2 靜摩擦力與動摩擦力的區(qū)分研究

靜摩擦力與動摩擦力之間的區(qū)分比較顯著，二者在概念，作用力方向、做功情況以及方向的判定和作用力的計(jì)算等方面存在區(qū)別。靜摩擦力和動摩擦力在概念上的區(qū)分上文已經(jīng)闡述過了，在此就不贅述。而這兩種摩擦力在其他方面的區(qū)分筆者將通過例題的形式進(jìn)行解讀。

2.1 摩擦力有無的判斷

依據(jù)動、靜摩擦力的產(chǎn)生條件可知，要想判斷是否存在靜摩擦力，可以從其產(chǎn)生原因、相對運(yùn)動趨勢以及力的作用效果等方面進(jìn)行分析，具體分析過程如例題1所示。而動摩擦力的判斷相對簡單，筆者就不介紹了。

例題1：在圖1中，A、B、C三物體的質(zhì)量分別是M、m、m0，在圖中，繩子不能夠隨意伸長，繩子與滑輪之間的質(zhì)量和摩擦力忽略，如果B隨A一起沿水平桌面做勻速運(yùn)動，試判定以下哪些選項(xiàng)不正確。

圖1

A、物塊A與桌面之間有摩擦力

B、A與B之間有摩擦力

C、桌面A、B對A都有摩擦力

D、桌面A、B對A都沒有摩擦力

解析：在此題中，由于A做的運(yùn)動是勻速運(yùn)動，其在運(yùn)動過程中會受到繩子的拉力，所以A與桌面之間一定存在著摩擦力，所以A選項(xiàng)一定正確。而在題設(shè)中B隨A一起沿水平桌面做勻速運(yùn)動，A與B之間并不會存在相對運(yùn)動趨勢，所以這二者之間是不可能存在摩擦力的，所以不正確的選項(xiàng)主要有B、C、D。

2.2 摩擦力方向的判斷

摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向密切相關(guān)，一般而言，靜摩擦力的方向與物體的相對運(yùn)動趨勢方向相反，而與物體自身的運(yùn)動方向沒有任何聯(lián)系。動摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動的方向也是相反的。相比較而言，靜摩擦力的方向判定比動摩擦力的方向判定要難得多，要想正確判斷靜摩擦力的方向就必須要先弄清楚物體相對運(yùn)動的趨勢方向，在判斷過程中需要采用化動為靜的思路。其具體判斷過程將通過例題2進(jìn)行介紹。

例題2：在一斜面上有一物塊M，其在受到斜面方向上的力F的影響，而處于靜止?fàn)顟B(tài)，對于物塊來說，斜面會對其產(chǎn)生靜摩擦力，并判斷以下選項(xiàng)的正誤。

A、方向一定沿斜面向上

B、方向可能沿斜面向下

C、大小可能等于0

D、大小可能等于F

此外，靜摩擦力與動摩擦力在計(jì)算方面也存在不同，靜摩擦力大小的計(jì)算會根據(jù)其平衡條件來進(jìn)行求導(dǎo)，而如果物體處于不平衡狀態(tài)時則需要利用牛頓第二定律來求取靜摩擦力的大小。動摩擦力的是根據(jù)固定公式f=N來進(jìn)行計(jì)算的，其大小與相對運(yùn)動速度和物體接觸面的大小沒有任何關(guān)系。

在高中物理知識的學(xué)習(xí)中，靜摩擦力相對較復(fù)雜，其與動摩擦力之間存在顯著區(qū)別。二者在概念、摩擦力的判斷、摩擦力的方向以及摩擦力的大小計(jì)算方式都不同，在學(xué)習(xí)過程中一定要注意區(qū)分。

[1]陳芳,徐慶,拾景忠.靜摩擦力實(shí)驗(yàn)探究[J].物理實(shí)驗(yàn),2016,(12):39-41.