高中物理摩擦力問題的分析思路探討

王春蘭

【摘要】：對于高中物理的學(xué)習(xí)來說，摩擦力的學(xué)習(xí)是其中的重點和難點問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)物體受力這一階段的內(nèi)容時，對于摩擦力問題的分析常常會出錯，尤其是對靜摩擦力的分析難度比較大。本文首先分析了摩擦力是如何產(chǎn)生的，進而探討了靜摩擦力與動摩擦力的特點，并通過具體案例對摩擦力問題的分析思路進行了研究。

【關(guān)鍵詞】：高中物理；摩擦力問題；分析思路

高中階段的物理課程，摩擦力這部分知識是重點和難點，按照物體狀態(tài)的差異性，摩擦力一般分為以下兩種：靜摩擦力與動摩擦力。學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力這部分知識時覺得較為困難，很重要的一個原因就是對問題的分析思路不夠準(zhǔn)確，并未準(zhǔn)確的把握到最佳的解題方向，而在對摩擦力問題的分析過程中，要想準(zhǔn)確分析物體的受力情況，就首先要了解摩擦力是如何產(chǎn)生的。下面就高中物理摩擦力問題的分析思路展開探討。

一、摩擦力是如何產(chǎn)生的

（1）接觸面粗糙且存在彈力

在學(xué)習(xí)摩擦力這部分知識時，大部分學(xué)生對接觸面粗糙這一條件是較為容易理解的，但又常常會忽視存在彈力這一重要條件。在學(xué)習(xí)過程中，許多同學(xué)一看到兩個存在接觸的物體就認(rèn)定兩者之間具有摩擦力，而不能去進一步分析它們之間是不是存在彈力。而在實際做題過程中，又常常會遇到兩個物體看上去存在接觸，但并不存在彈力的情況。所以，必須要判斷出物體之間是不是具有彈力才能判定是不是存在摩擦力，而較為常用的方法就是將某一個物體撤掉，再仔細(xì)觀察剩下的物體是不是會受到相應(yīng)的影響。如果剩下的物體的狀態(tài)出現(xiàn)改變，那么就表明彈力的存在，否則就沒有，如此就能較為準(zhǔn)確的判斷摩擦力是否存在了。

（2）具有相對滑動或相對滑動的趨勢

物體是否具有相對滑動是較為容易認(rèn)識的，但是否具有相對滑動的趨勢則較為難以判斷，由于相對滑動趨勢的隱蔽性以及多變性，對于高中階段的學(xué)生來說，想要準(zhǔn)確的給出判斷是非常困難的，這就需要在今后的學(xué)習(xí)過程中予以不斷的總結(jié)。

二、摩擦力問題的分析

（1）靜摩擦力的特點

這里提到的靜摩擦力，其對于物體的運動既可以是動力，也可以是阻力，也即是說其既能夠做正功，也能夠做負(fù)功。靜摩擦力對于物體的作用，只可以是將物體間的機械能相互轉(zhuǎn)換，而不可以將機械能轉(zhuǎn)換成別的類型的能量。對于靜摩擦力來講，在一個互相作用的體系內(nèi)，一對靜摩擦力做功的總代數(shù)和是零。比如，對于兩個相互存在靜摩擦力的物體A和物體B來說，前者對后者的摩擦力和后者對前者的摩擦力大小相同，而方向相反。A與B兩個物體在運動的過程中，其相對于地面的位移相同，因此這一對靜摩擦力是一個起到動力的作用，一個起到阻力的作用，且做功的總代數(shù)和是零。

（2）靜摩擦力問題的分析

對于靜摩擦力問題的分析，常常讓學(xué)生感到困難的是對其方向的判定。由于靜摩擦力是在靜止情況下形成的，其方向恰恰是與相對運動的方向相反的。一般認(rèn)為，通過對物理規(guī)律以及靜摩擦力的形成條件來分析是非常有必要的?？梢酝ㄟ^相對運動的運動趨勢來判定靜摩擦力的方向，而應(yīng)用這一方法來判定靜摩擦力，首先就需要假設(shè)物體的接觸面是粗糙的，假設(shè)物體并未遭受摩擦力的情況下來判定物體的運動趨勢，這個運動的方向即是物體的運動趨勢方向，而靜摩擦力的方向也就是這一方向的相反方向。下面借用一個案例來具體分析一下靜摩擦力的方向是如何判斷的。

如圖1所示，在機械傳送裝置上放上一個木塊，當(dāng)傳送裝置勻速的運動時，其上放置的木塊相對于傳送裝置來說是靜止?fàn)顟B(tài)的，此時木塊受到的力有兩個：豎直向下的重力、垂直于接觸面的支撐力，那么就來具體分析一下這時候木塊所受到的摩擦力的方向。

解析：因為圖中的木塊是伴隨機械傳送裝置的運動而運動的，此時木塊在多種力的影響下處在相對平衡的條件下，所以按照物體在靜止?fàn)顟B(tài)下受力平衡的理論來分析，就可以給出以下結(jié)論，靜摩擦力的方向是沿傳送裝置的斜面向上的。

（3）動摩擦力的特點

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在遇到有關(guān)動摩擦力的題目時，常常會認(rèn)為摩擦力是一定做功的，實際上并不是這樣的，滑動摩擦力在物體的運動過程中也存在不做功的可能。比如：兩個物體相對運動，假如一個物體相對于地面是靜止?fàn)顟B(tài)的，那么摩擦力對這一物體就不存在做功。

（4）動摩擦力問題的分析

對于動摩擦力問題的分析，首先要滿足上文提到的摩擦力形成的兩個必要條件，再對物體的運動方向進行分析，但在分析過程中必須注意以下兩個方面：

第一，對正壓力進行分析。這里所說的正壓力，指的是物體在相對運動狀態(tài)下，與接觸面相互垂直的壓力，假設(shè)接觸面是一個平面，那么正壓力就與平面相垂直，假設(shè)是曲面，那么正壓力就與接觸點的切線方向相垂直。

如圖2所示，將一個質(zhì)量為m的木塊，從斜坡頂由靜止?fàn)顟B(tài)勻加速滑下，其與斜坡的動摩擦因數(shù)為μ，夾角為α，求解木塊所受摩擦力？

解析：首先要將木塊所受的力予以分解，如上圖所示，G1 = mgcosα，G2 = mgsinα且N = G1 = mgcosα。所以，由牛頓定律能夠得出木塊所受的正壓力是F = N = mgcosα，因此木塊所受的摩擦力為f =μF =μmgcosα。

第二，準(zhǔn)確分析物體的相對滑動方向。在物體的相對運動過程中，摩擦力既可能是動力，也可能是阻力。一般來說，滑動摩擦力在兩個相對運動的物體之間是成對出現(xiàn)的。

如圖3所示，在力F的作用下，物體A對物體B有摩擦力，同時物體B也會對物體A產(chǎn)生摩擦力，那么在運動的狀態(tài)下物體B受到的摩擦力就變成了其前進的動力。

結(jié)語

總的來說，在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，摩擦力問題是其中的重點和難點問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一階段內(nèi)容的過程中，對于摩擦力問題的分析必須予以重視。本文首先對摩擦力的產(chǎn)生條件進行了分析，進而探討了靜摩擦力與動摩擦力的特點，并通過具體案例研究了摩擦力問題的分析思路。

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