糾正學(xué)生對摩擦力的幾個錯誤認(rèn)識

何吉明

高中階段學(xué)習(xí)摩擦力主要分析滑動摩擦力和靜摩擦力.解題時首先要弄清是哪一種摩擦力，它有何特點.

滑動摩擦力是一個物體在另一個物體表面滑動時所產(chǎn)生的摩擦力.這時相互接觸的兩個物體之間產(chǎn)生了相對運動，而摩擦力表現(xiàn)為阻礙相對運動，故滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反.滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度及兩接觸面之間的正壓力大小有關(guān).

靜摩擦力是相互接觸的兩個物體之間沒有發(fā)生相對運動，但有相對運動的趨勢時產(chǎn)生的.靜摩擦力表現(xiàn)為阻礙相對運動趨勢，所以靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反.

在學(xué)習(xí)摩擦力的過程中，同學(xué)們?nèi)菀仔纬梢韵聨讉€錯誤認(rèn)識.

錯誤認(rèn)識一 摩擦力的方向與物體的運動方向相反

（1）靜摩擦力與運動方向的關(guān)系

例如：一個物體放在傾斜的傳送帶上，保持與皮帶相對靜止，如圖1所示.

①若皮帶勻速向上運動，物體受靜摩擦力沿皮帶向上，物體位移沿皮帶向上，故靜摩擦力方向與物體運動方向相同.

②若皮帶勻速向下運動，物體受靜摩擦力沿皮帶向上，物體位移沿皮帶向下，故靜摩擦力方向與物體運動方向相反.

③物體A靜止在勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上，如圖2

所示.

對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動，需要的向心力就只有圓盤對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動方向成90°角.

（2）滑動摩擦力與運動方向的關(guān)系

例如：一個物塊放在水平的木板上，用水平向右的力拉物塊相對木板向右運動，如圖3所示.

①若物塊向右運動，木板也向右運動，則木板受到的滑動摩擦力向右，位移向右.故滑動摩擦力方向與木板運動方向相同.

②若物塊向右運動，木板不動，物塊受到的滑動摩擦力向左，位移向右.故滑動摩擦力方向與物塊運動方向相反.

綜上所述，摩擦力的方向可能與物體的運動方向相同，可能與物體的運動的方向相反，還可能與物體運動方向成一夾角.

錯誤認(rèn)識二 摩擦力只能是阻力，不能是動力

一談到摩擦力，很多同學(xué)就錯誤地認(rèn)為摩擦力總是阻礙物體的運動，是阻力.其實摩擦力總是阻礙相互接觸的物體間的相對運動，而不一定阻礙物體的運動.物體受的摩擦力既可作動力，也可作阻力.

（1）靜摩擦力可作動力，也可作阻力

在圖1中若皮帶勻速向上運動，物體受靜摩擦力沿皮帶向上，物體位移沿皮帶向上，物體受到的靜摩擦力就起著動力的作用；若皮帶勻速向下運動，物體受靜摩擦力沿皮帶向上，物體位移沿皮帶向下，物體受到的靜摩擦力就起著阻力的作用.

（2）滑動摩擦力可作動力，也可作阻力

在圖3中若物塊向右運動，木板也向右運動，則木板受到的滑動摩擦力向右，位移向右.故木板所受滑動摩擦力就起著動力的作用；物塊受到的滑動摩擦力向左，位移向右.故物塊所受滑動摩擦力就起著阻力的作用.

錯誤認(rèn)識三 靜止的物體受到的摩擦力必定是靜摩擦力，運動的物體受到的摩擦力必定是滑動摩擦力.

例如：擦黑板，板擦和黑板發(fā)生相對滑動，它們之間是滑動摩擦力.黑板靜止，但受到的是滑動摩擦力.

如圖4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.A、B在水平力F作用下，一起向右做加速運動.由于A、B相對靜止，它們之間是靜摩擦力.A物體運動，但受到的是靜摩擦力.

錯誤認(rèn)識四 動摩擦因數(shù)μ一定小于1

μ為物體接觸面間的動摩擦因數(shù)，主要是由兩物體接觸面的材料和物體間接觸面的粗糙程度決定.從摩擦產(chǎn)生的機(jī)理看：動摩擦因數(shù)μ可以小于1，等于1或大于1.

例如：質(zhì)量為m的物體放在傾角為θ的固定斜面上，物體將沿斜面勻速下滑，求物體與斜面間的動摩擦因數(shù).

對物體進(jìn)行受力分析，如圖5所示，因為物體做勻速運動，所以有：

mgsinθ=μmgcosθ

得： μ=tanθ

討論：當(dāng)θ<45°時，μ<1；當(dāng)θ=45°時，μ=1；當(dāng)θ>45°時μ>1.

錯誤認(rèn)識五 f=μFN中的FN就是重力

FN表示物體受到的正壓力，不一定等于物體的重力，甚至可以與重力無關(guān).在圖5中物體對斜面的壓力大小等于重力的一個分力，即FN=mgcosθ，方向垂直于斜面向下.在擦黑板中，板擦對豎直黑板面的壓力大小等于外力F，方向垂直于黑板面，與重力無關(guān).

錯誤認(rèn)識六 摩擦力做功就一定要損失機(jī)械能，并且損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

摩擦力既可做動力，又可做阻力，因此摩擦力既

可做正功，又可以做負(fù)功.一對靜摩擦力做功，機(jī)械能不發(fā)生轉(zhuǎn)化；一對滑動摩擦力做的功等于系統(tǒng)減少的機(jī)械能，等于轉(zhuǎn)化的內(nèi)能.

如圖6，質(zhì)量為m的小木塊A以水平初速度v0沖上質(zhì)量為M、長為l、置于光滑水平面上的木板B上，并正好不從B上掉下，A、B間的動摩擦因數(shù)為μ.求此過程產(chǎn)生的內(nèi)能.

解析 A滑上B后，A、B之間的滑動摩擦力的方向如圖6所示，其大小F=F′=μmg.設(shè)當(dāng)A恰好滑到B的末端時，二者具有共同速度v.

對A：F與物體的運動方向相反，做負(fù)功，

W1=-Fsm；

由動能定理：W1=12m（v2-v20） （1）

對B： 與物體的運動方向相同，做正功，W2=F′sM；

由動能定理： W2=12Mv2（2）

摩擦力對系統(tǒng)所做功

W=W1+W2=μmg（sM-sm）=-μmgl （3）

將（1）、（2）代入（3）得滑動摩擦力對系統(tǒng)所做功：

W=-μmgl=12（M+m）v2-12mv20