力学中关于摩擦力方向和作用效果浅显探究.doc

力学中关于摩擦力方向和作用效果浅显探摘要：讨论静摩擦力与滑动摩擦力的方向与作用效果的各 种不同情况，从而总结出其中的一些规律特点关键词：摩擦力；相对运动；相对运动趋势；动力；阻力摩擦是一种常见的现象学生在初中的学习中已有涉及两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对 运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动 趋势的力，这种力叫做摩擦力关于摩擦力方向的相对性，能准确判断的关键就是以找准参考系为切入点下面对几种 典型的情况进行分析归类一、滑动摩擦力的方向与作用效果1.滑动摩擦力阻碍物体的运动如图1, 一物体在粗糙水平面上向左做直线运动，且受 到向右的外力F的作用在这个问题中，分析摩擦力方向时, 很多同学会主观认为：物体受到向右的外力F作用，故摩擦 力方向必定向左，与F反向这种想法是错误的，他们对“与 相对运动方向”相反的理解存在误区在此模型中，摩擦力 是产生于物体和水平面间的，故以水平面为参考系时，物体 是向左运动的，受到水平面对其的摩擦力方向应该向右，与 是否有外力F或者外力F的方向均无关此时，摩擦力的方 向与物体的运动方向相反，阻碍物体运动，充当阻力的角色2.滑动摩擦力推动物体的运动如图2,传送带以速度vO顺时针转动，物块轻轻放上传 送带的A端，随传送带运动到B端（假设传送带足够长）。

在这个物理模型中，物块轻轻放上传送带，故初速度为0 传送带有向右的速度，物块相对于传送带向左运动，根据滑 动摩擦力的方向与相对运动方向相反可知，物块受到传送带 对其向右的滑动摩擦力，如图3o在这个向右的滑动摩擦力 作用下，物块开始做匀加速直线运动在此过程中，滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相 同，摩擦力作为动力，使物体加速当物块的速度达到传送带的速度vO后，物块和传送带 之间此时相对静止，所以它们彼此之间没有摩擦力，物块接 下去以速度做匀速直线运动我们还可以将思维发散出去，根据滑动摩擦力方向与相 对运动方向相反来判断以下几种情况1）若物块放上传送带有初速度vl,且向右，则我们 要分情况讨论①若vlvO,物块相对于传送带向右运动，则物块所受滑 动摩擦力方向与vl相反，向左，使物体减速，摩擦力是阻 力；当物块速度减至vO后做匀速直线运动2）若物块放上传送带有初速度vl,且向左，物块所 受摩擦力方向向右，物块先做匀减速直线运动，至速度为0 后，向右开始做匀加速直线运动，至速度为vO后做匀速直 线运动总体而言，分析判断滑动摩擦力的方向要以与之相接触 且产生摩擦力的物体为参考系去研究，抓住“与物体相对运 动方向相反”这个点入手。

二、静摩擦力的方向与作用效果1. 从静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反来研究如图4,物体A和B叠放在光滑水平面上，物体B受到 向右的恒定外力F的作用，使A和B—起运动起来，此时我 们来分析A与B之间静摩擦力的方向物体B受到外力F的 作用，相对物体A有向右运动的趋势，根据静摩擦力与物体 的相对运动趋势方向相反可判定，物体B受到的A对其的静 摩擦力的方向向左，阻碍物体的运动，是阻力反之，物体 A相对于B有向左运动的趋势，A受到的B对其的静摩擦力 的方向向右，使物体A相对于地面运动起来，是动力但是也并非所有情况都可以用“与相对运动趋势方向 相反”来轻易推导，有时毕竟趋势是很难分析的这时我们 不妨从物体的运动状态入手，结合牛顿第二定律或许会有收 获2. 从物体的运动状态来研究静摩擦力的方向如图5,质量为m的物体放置在倾角为9的粗糙斜面上, 且在沿斜面向上的外力F的作用下始终保持静止状态，试分 析，当F从0开始逐渐增大的过程中，物体所受静摩擦力的 方向这时如果我们还是按照与相对运动趋势方向相反的思 路去考虑的话，可能一下子很难讲清楚我们尝试换个角度，从物体所处的状态“静止”出发去 研究既然静止，平衡状态下，物体所受的合外力为0。

所 以，对物体进行受力分析，此时我们会发现，需要分情况讨 论1) 若0WF〈mg • sin & ,沿斜面方向合外力为0,根 据受力分析可知，静摩擦力方向必然沿斜面向上，如图6o 摩擦力大小f=mg • sin 0 —Fo(2) 若F=mg • sinO ,则静摩擦力仁03) 若mg • sin 9

若此时增大转盘的转速，使最大静摩擦力不足以 提供向心力，那么物块A将做离心运动在这个问题中，静摩擦力是全部用来提供向心力的，从 作用效果的角度上来说，静摩擦力是用来改变速度方向的， 不改变速度的大小以上是关于摩擦力方向的几种特殊情况的简单分析我 们在平时教学的过程中，应着力培养学生解决此类问题的基 本能力当然此文仅对一些常见的问题进行了讨论，该问题 的其他类型和分析方法也应当予以重视作者单位 江苏省苏州中学园区校）。