沈亞華

一、對(duì)摩擦力的基本認(rèn)識(shí)

1.摩擦力

摩擦力是自然界中一種常見(jiàn)的力，當(dāng)一個(gè)物體在另一物體的表面沿接觸面的切線方向運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在兩物體的接觸面之間會(huì)產(chǎn)生阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用力，這個(gè)力叫摩擦力.

2.靜摩擦力

當(dāng)兩個(gè)彼此接觸且相互擠壓的物體之間沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)（相對(duì)靜止），但它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做靜摩擦力.

（1）相關(guān)實(shí)例：靜摩擦力是很常見(jiàn)的.例如，拿在手中的瓶子、毛筆不會(huì)滑落，就是靜摩擦力作用的結(jié)果.能把線織成布，把布縫制成衣服，也是靠紗線之間的靜摩擦力的作用.靜摩擦力在生產(chǎn)技術(shù)中的應(yīng)用也很多.例如，皮帶運(yùn)輸機(jī)是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力把貨物送往別處.

（2）產(chǎn)生條件：①接觸面粗糙；②兩物體彼此接觸且相互擠壓（有彈力）；③兩物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì).

（3）作用效果：阻礙物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).

（4）大小

①靜摩擦力的大小不是一個(gè)定值，與兩個(gè)相互接觸且存在擠壓的物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有關(guān)，與接觸面的壓力大小無(wú)關(guān).實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)增大時(shí)，靜摩擦力也隨著增大，但靜摩擦力的增大有一個(gè)限度，這個(gè)靜摩擦力的最大值叫做最大靜摩擦力.靜摩擦力隨實(shí)際情況而變，大小在零和最大靜摩擦力f_max之間.其數(shù)值由物體此時(shí)受的外力所決定.

②最大靜摩擦力：它等于使物體剛要運(yùn)動(dòng)所需要的最小外力.最大靜摩擦力與接觸面正壓力成正比，最大靜摩擦力隨正壓力的增大而增大，隨正壓力的減小而減小.例如：用手握一個(gè)玻璃瓶，另一個(gè)人去抽出玻璃瓶，當(dāng)握瓶子的人用很小的力去握時(shí)，抽出瓶子的人也只需要很小的力就可抽出.但當(dāng)握瓶子的人用很大的力握住瓶子的時(shí)候，抽出的人也要用很大的力去抽出.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，最大靜摩擦力的大小隨接觸面壓力（正壓力）的增大而增大.

③通常情況下，最大靜摩擦力總是略大于滑動(dòng)摩擦力的.

（5）方向：總是跟兩物體的接觸面平行或相切，且跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.

3.滑動(dòng)摩擦力

兩個(gè)物體相互接觸并擠壓，當(dāng)它們沿接觸面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)物體的接觸面上都會(huì)受到對(duì)方作用的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.

（1）相關(guān)實(shí)例：生活中物體受到滑動(dòng)摩擦力也很常見(jiàn)，例如：家里有個(gè)箱子，想挪一個(gè)位置，搬不動(dòng)時(shí)就推著箱子移動(dòng)，箱子和地面間的摩擦就是滑動(dòng)摩擦力；你每天玩電腦時(shí)，鼠標(biāo)不斷地在鼠標(biāo)墊上運(yùn)動(dòng)，鼠標(biāo)和鼠標(biāo)墊之間的摩擦力就是滑動(dòng)摩擦力.

（2）產(chǎn)生條件：①接觸面粗糙；②兩物體彼此接觸且相互擠壓（有彈力）；③沿接觸面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).

（3）作用效果：阻礙物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).

（4）大小

①滑動(dòng)摩擦力f的大小跟正壓力成正比，即f=μN(yùn).其中μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，μ跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料有關(guān)，還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)，從式子中可知μ沒(méi)有單位.

②滑動(dòng)摩擦力的大小比最大靜摩擦力F_max略小.通常的計(jì)算中可以認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.

③影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素：滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的壓力、接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面的面積無(wú)關(guān).

（5）方向：總是跟兩物體的接觸面平行或相切，且跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.

二、求解摩擦力的方法與技巧

例1有關(guān)靜摩擦力的說(shuō)法中正確的是（）

A.只有靜止的物體才受靜摩擦力

B.靜摩擦力與壓力成正比

C.靜摩擦力可能與運(yùn)動(dòng)方向垂直

D.靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向一定相反

解析 受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，故A錯(cuò).靜摩擦力的大小與壓力無(wú)關(guān)，而與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所受其他力的情況有關(guān)，故B錯(cuò).靜摩擦力的方向可與運(yùn)動(dòng)方向成任意角度，故C正確.靜摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，但一定與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，故D錯(cuò).

點(diǎn)撥運(yùn)動(dòng)的物體之間也可產(chǎn)生靜摩擦力，所以靜摩擦力中的“靜”應(yīng)理解為“相對(duì)靜止”.靜止的物體也可以受到滑動(dòng)摩擦力，例如：在桌面上拖滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜止的桌面就受到滑塊施加的滑動(dòng)摩擦力作用.所以滑動(dòng)摩擦力中的“動(dòng)”應(yīng)理解為“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”.

例2 如圖1所示，用外力F水平壓在質(zhì)量為m的物體上（設(shè)受力F的面絕對(duì)光滑），恰好使物體靜止，此時(shí)物體與墻之間的摩擦力為_(kāi)_______；如果F增大為3F，物體與墻之間的摩擦力為_(kāi)___________.

解析 物體受向下的重力為，mg，由二力平衡條件知靜摩擦力大小也為mg，方向向上，當(dāng)推力增為3F時(shí)，物體重力不變，則靜摩擦力也不變.

點(diǎn)撥靜摩擦力的大小總是隨使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力（本題中的重力）的增大而增大的，而與接觸面壓力的大?。ū绢}中的F）無(wú)關(guān).本題中F的大小只是會(huì)影響到接觸面間的最大靜摩擦力的大小.

例3 質(zhì)量為2kg的物體，靜止在水平面上.物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等.給物體一水平拉力F，

（1）當(dāng)F=5N時(shí)，地面對(duì)物體間的摩擦力是多大？

（2）當(dāng)F=12N時(shí)，地面對(duì)物體間的摩擦力是多大？

（3）此后若將拉力F又減小為5N（物體仍在滑動(dòng)），地面對(duì)物體的摩擦力是多大？

（4）若撤去拉力F，在物體繼續(xù)滑動(dòng)的過(guò)程中，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？（取g=10N/kg）

解析 （1）當(dāng)F=5N時(shí)，F(xiàn)max物體沒(méi)有滑動(dòng)，地面對(duì)物體的摩擦力為靜摩擦力，f=F=5N.

（2）當(dāng)F=12N時(shí)，F(xiàn)>F_max，物體滑動(dòng)起來(lái)，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力F滑=μN(yùn)=μmg=0.5x2×10N=10N.

（3）當(dāng)拉力F又減小為5N時(shí)，物體受到滑動(dòng)摩擦力，仍是10N.

（4）當(dāng)拉力F撤去后，仍是滑動(dòng)摩擦力，大小為10N.