高中物理教学中两种摩擦力的对比

黄新宇

摘 要： 摩擦力是高中物理的基础知识，也是高考的重点内容。因此，摩擦力教学是高中力学教学的一个重难点，要突破这一难关，就要帮助学生树立摩擦力的概念，认清两种摩擦力的区别与联系，正确掌握摩擦力。

关键词： 高中物理 摩擦力 对比

摩擦力是高中物理的重点，也是难点。对物体之间是否存在摩擦力，如何判断摩擦力的性质和方向，如何计算摩擦力，很多学生都存在模糊不清，甚至是错误的认识。正确理解摩擦力的关键是把握摩擦力的产生条件，认清两种摩擦力的区别与联系，这样才能在摩擦力的相关问题中做出正确的判断和计算。因此，我认为通过对滑动摩擦力和静摩擦力的对比理解可以帮助学生正确掌握摩擦力。

一、两种摩擦力产生条件的对比

滑动摩擦力产生的条件有：（1）两物体之间存在压力（挤压）；（2）两物体间的接触面粗糙；（3）两物体间发生了相对滑动。这三个条件必须同时满足，缺一不可。静摩擦力产生的条件有：（1）两物之间存在压力（挤压）；（2）两物体间的接触面粗糙；（3）两物体间有相对运动趋势。由此可见，静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件只有一点是不同的，那就是滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体之间，而静摩擦力产生于两个有相对运动趋势的物体之间。也就是说滑动摩擦力产生时两个物体之间是有相对运动的，即相对位置发生改变。静摩擦力产生时两个物体之间是相对静止的，即相对位置不发生改变。由这一点区别就可以在具体问题中对物体是受静摩擦还是滑动摩擦做出正确判断。

例1.如图所示，固定于地面的粗糙斜面A上有叠放在一起的物体B和C，力F作用在物体B上，使物体B和C一起沿斜面向上运动。此时物体B和C是相对静止的，但物体C具有相对B向下滑的趋势，所以物体B和C之间存在相互作用的静摩擦力。物體B与斜面之间有相对滑动，所以物体B和斜面A之间存在相互作用的滑动摩擦力。

通过上题可以看出，产生滑动摩擦力还是静摩擦力关键在于是有相对运动还是有相对运动的趋势。同时由上题可知，运动的物体可以受静摩擦力，而静止的物体也可以受滑动摩擦力（如斜面A）。

二、滑动摩擦力和静摩擦力大小的对比

大量的实验证明滑动摩擦力的大小F=μN.其中μ是相互接触的物体之间的滑动摩擦因数，N是相互接触的两个物体之间的压力。注意：N的值不一定等于物体的重力，也不一定与重力有关，而应通过对物体的受力分析求得。μ为动摩擦因数，它的数值由接触面的材料和表面的粗糙程度决定，通常情况下μ<1。而对于静摩擦力的大小，就要对物体的受力情况和运动状态加以分析，在分析的基础上根据物体的受力平衡和牛顿运动定律确定静摩擦力的大小。

例2.水平桌面上一个重为200N的物体，与桌面之间的动摩擦因数为0.2，当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（？摇 ？摇）

A.15N 30N 40N B.15N 30N 80N

C.0 0 40N D.40N 40N 40N

三、两种摩擦力方向的比较

滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反，静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反。对于判断滑动摩擦力的方向来说，只需要以相互作用的另一个物体为参照物，判断出该物体的运动方向即为该物体相对运动的方向，其反方向就是滑动摩擦力的方向。而对于静摩擦力则需要判断相对运动趋势的方向，但实际这两个物体是相对静止的，这里就要采用“假设法”，即假设产生静摩擦的地方很光滑，不存在摩擦，看物体在其他外力作用下会相对于另一个物体向哪边运动，则运动趋势的方向就向哪边。

四、两种摩擦力做功情况的对比

摩擦力是否对物体做功决定于物体受到的摩擦力大小及物体在摩擦力方向上所发生的位移，而位移是指物体相对于地面而言所发生的位置移动。因此，摩擦力可能对物体做正功，也可能对物体做负功，也可能不做功。对于相互作用的一对摩擦力做功之和来说动静摩擦力是不一样的。一对相互作用的静摩擦力大小相等，方向相反，作用在两个相对静止的物体之上，这两个物体位移始终是相同的，故两个相互作用的静摩擦力做功之和一定为零。而一对滑动摩擦力虽然是大小相等，方向相反，但是两个物体有相对运动，其运动的位移一定不同，二力做功之和一定不为零。又因为能量守恒，摩擦生热，所以两个滑动摩擦力做功之和一定为负值。

设例1中物体B在力F作用下向上滑动位移为X，则物体B和C之间的一对静摩擦力大小相等，方向相反。由于物体B和C相对静止，两个物体发生相同的位移，因此静摩擦力对C做正功，对B物体做负功，且正、负功大小相等，两个力做功之和为零。物体B与斜面A之间是滑动摩擦，B物体受摩擦力沿斜面向下，对B物体做负功，而斜面A受摩擦力但没有发生位移，所以摩擦力对A不做功，一对滑动摩擦力做功之和为负。

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