初中物理摩擦力方向的判斷方法

周平龍

[摘要]摩擦力的知識是初中物理的重點和難點，這部分知識點本身就很抽象、難懂，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會碰到許多困難，同樣也給教師的教學(xué)工作帶來很多的挑戰(zhàn)。教師的教學(xué)自然也就不輕松了。但這些知識與我們的生活聯(lián)系非常緊密，是學(xué)生不得不學(xué)好的內(nèi)容。摩擦力分為靜摩擦力、滑動摩擦力、滾動摩擦力，不同的摩擦力方向的判斷方法是不同的，只有掌握了正確的方法，思路清晰，才能準確地判斷摩擦力的方向。

[關(guān)鍵詞]初中物理；摩擦力；方向判斷

初中物理教學(xué)中，總有一些知識點，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有點零亂和模糊。比如：在學(xué)習(xí)摩擦力時，經(jīng)常就有同學(xué)會問，摩擦力的方向是不是一定與物體運動的方向相反？摩擦力是不是阻力？在日常生活中我們都要減小摩擦嗎？

摩擦力分為靜摩擦力、滑動摩擦力、滾動摩擦力，不同的摩擦力判斷方法是不同的，只有掌握了正確的方法，思路清晰，才能準確地判斷摩擦力的方向。學(xué)生初次接觸到摩擦力，就像汪洋大海里的一葉舟找不到方向。筆者結(jié)合人教版八年級下冊教材內(nèi)容和實際教學(xué)情況，歸納總結(jié)了一些判斷摩擦力方向的方法，提出了一些與生活聯(lián)系緊密的理論與觀點，使學(xué)生能夠利用這些簡單的方法更輕松、準確地判斷生活中一些常見的摩擦力的方向，從而全面深入地掌握摩擦力的相關(guān)知識。同時希望這些方法能對同行們的教學(xué)提供一個借鑒。

一、靜摩擦力方向的判斷方法

（一）用平衡力的知識判斷

當(dāng)一個物體受到幾個力的作用，仍然處于平衡狀態(tài)時，那我們說這幾個力就是平衡力。如果物體只受兩個力的作用而處于平衡狀態(tài)，就稱為二力平衡。當(dāng)物體受到多個力作用而處于平衡狀態(tài)時，也可以看成幾對二力平衡。平衡是物理學(xué)中分析物體運動和力之間關(guān)系的一種重要的方法和手段，它要求學(xué)生準確地對系統(tǒng)進行受力分析或?qū)ξ矬w的運動狀態(tài)進行判斷，然后由受力情況判斷出物體運動情況，或者由物體運動情況來分析物體的受力情況。

例如：同學(xué)們上體育課時，體育老師安排他們做爬竿運動。小明在勻速向上爬的過程中受到的摩擦力方向如何？

分析：這種情況可以用二力平衡的知識來分析，此時這個同學(xué)在爬竿的過程中做的是勻速直線運動，而勻速直線運動是一種平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)就受到平衡力的作用。此時對人進行受力分析，他只受到重力和摩擦力的作用。那么重力和摩擦力是一對平衡力。則：f=G，方向豎直向上。

有時也會碰到比較復(fù)雜的情況。例如：A、B兩個物體疊放在水平地面上，A受到水平向右10N的拉力處于靜止狀態(tài)，B物體被一根繩子固定在左邊墻上，繩子的拉力是4N。請分析A、B物體受到的摩擦力的大小和方向。

這是一道典型的受力分析題，可利用平衡力的知識來解決。首先對物體A、B分別進行受力分析，兩物體都處于靜止狀態(tài)，靜止狀態(tài)是一種平衡狀態(tài)，受到平衡力的作用。不難得出A受到的摩擦力是10N，方向水平向左。B受到兩個摩擦力的作用，分別是：A對B水平向右的摩擦力，大小為10N；地面對B的摩擦力，f= 10N-4N=6N，方向水平向左。

（二）從力的作用效果判斷

由牛頓第二定律F=ma可知，物體受到的合外力的方向，一定與物體加速度的方向相同，那么我們由物體加速度的方向就可以判斷出物體受力的方向。大家知道，在生活中有些物體運動的原因就是摩擦力（力是改變物體運動狀態(tài)的原因），此時用這種方法來判斷摩擦力的方向比較形象、直觀，這是一種理論聯(lián)系實際的好方法，也符合初中物理新課標“從生活走向物理，從物理走向社會”這一理念。

例如：趙剛同學(xué)每天都騎自行車上學(xué)，他在騎自行車時，自行車前后輪受到的摩擦力的方向怎樣？

分析：我們知道，自行車是騎著向前運動的，我們蹬的時候產(chǎn)生的效果就是讓后輪轉(zhuǎn)動，而后輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的效果是使整個自行車向前運動。所以，后輪是使自行車向前運動的車輪，叫主動輪，那么后輪產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)該是向前的，屬于靜摩擦力。然而，前輪在整個自行車前進的過程中只起到支架起自行車使之平衡和改變運動方向的作用。它是隨著后輪的運動而運動的，叫從動輪，它在運動過程中阻礙了整個自行車的運動。故它受到的摩擦力的方向向后，屬于滾動摩擦力，從它產(chǎn)生的效果來看屬于阻力。

（三）由摩擦力的概念來判斷

由摩擦力的概念來判斷，這需要學(xué)生對摩擦力的概念咬得比較準。兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們做相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上就會產(chǎn)生一種阻礙物體相對運動的力，就是摩擦力。這個概念對初中生來說還是比較抽象的，它的難理解之處就是“物體做相對運動或具有相對運動的趨勢”，這就要求學(xué)生能夠準確地判斷出物體的運動情況，特別是當(dāng)兩個物體都在運動時（俗稱“打滑”），難度就加大了。判斷出了物體相對運動的方向，摩擦力的方向就不難判斷了，此時摩擦力的方向就與物體相對運動的方向相反。

例如：在貨運碼頭，貨物靠與傳送帶的摩擦力由低處送到高處，這個摩擦力的方向該怎么去判斷呢？根據(jù)摩擦力的概念，當(dāng)物體具有相對運動或相對運動的趨勢時，在接觸面上就會產(chǎn)生一種阻礙物體相對運動的力叫摩擦力。而此題中貨物有向下運動的趨勢，摩擦力就會阻礙物體沿著斜面向下運動。所以，該摩擦力的方向就應(yīng)該是沿著斜面向上。

二、滑動摩擦力及滾動摩擦力的方向判斷

滑動摩擦力方向的判斷相對來說要比靜摩擦力方向的判斷簡單一些，從摩擦力的概念出發(fā)，要判斷它們的方向就要牢牢抓住與物體相對運動的方向相反，并確實理解相對運動的概念。而判斷物體相對運動的方向首先就要選取好參照物，一般情況下都是選取與其相接觸的另一個物體（施力物體）為參照物，先假定它是靜止不動的，再去判斷物體（受力物體）相對運動的方向。那么與相對運動相反的方向就是摩擦力的方向。筆者在基層從事物理教學(xué)工作多年，發(fā)現(xiàn)有不少學(xué)生對滑動摩擦力的方向有著片面的理解，他們認為滑動摩擦力的方向就是與物體運動的方向相反?！拔矬w向左運動，滑動摩擦力的方向就向右；物體向右運動，滑動摩擦力的方向就向左?！彼麄儼涯Σ亮Ω拍钪械摹芭c物體相對運動方向相反”中的“相對”兩字給忽略了。

例如：如圖，物體A在物體B上，A、B都在向右運動，若vB>vA，A受到的摩擦力的方向如何？

分析：因為A相對于B來說（以B為參照物）是向左運動的，那么根據(jù)物體受到的摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，所以A受到B的摩擦力是向右的，與物體運動的方向是相同的。

滾動摩擦力與滑動摩擦力方向的判斷在方法上是相似的。其實，掌握了判斷的方法再去判斷摩擦力的方向就不那么難了。首先，用定義分清楚屬于哪一類摩擦力。其次，根據(jù)上面所說的方法和相應(yīng)的物理知識進行判斷。最后，還可以進行檢驗，看這個摩擦力的方向是不是滿足已知條件或生活實際。掌握了上面的步驟，就好比有了對付摩擦力的“尚方寶劍”，再也不用怕摩擦力的學(xué)習(xí)了。