谈如何正确理解摩擦力

张子琦

摩擦力是高中物理的重点内容，也是学习难点。对于物体间是否有摩擦力、如何判断摩擦力的性质和方向、怎样计算摩擦力的大小，不少同学存在一些模糊不清的甚至错误的认识。探讨了如何正确地理解摩擦力的问题。

摩擦力摩擦力方向滑动摩擦力公式摩擦力是高中物理的重点内容，也是学习难点，对于物体间是否有摩擦力、如何判断摩擦力的性质和方向、怎样计算摩擦力的大小，不少学生存在一些模糊不清的甚至错误的认识，下面就谈一谈如何正确地理解摩擦力。

一、如何判断是静摩擦力还是滑动摩擦力

摩擦力有静摩擦力和滑动摩擦力之分，但并非只有静止物体受到静摩擦力，也不是运动物体才能受到滑动摩擦力，摩擦力发生在相互接触并挤压的两个接触表面不光滑的物体之间，如果两物体之间存在相对运动，则有相互作用的滑动摩擦力；如果这两个物体相对静止，并存在相对运动趋势，则物体间有相互作用的静摩擦力，这里所指的“相对运动”是指相互作用的物体相对于接触的另外一个物体的运动，即以接触的另外一个物体为参考系，而并非是以地面为参考系，因此，若从地面参考系（或别的物体作为参考系）来观察，那么静止的物体可能受到静摩擦力，也可能受到滑动摩擦力；运动物体可能受到滑动摩擦力，也可能受到静摩擦力，如图1甲所示，A、B在水平力F作用下，一起向左做加速运动，A是运动的（相对地面参考系），而且是加速运动的，但A相对于B保持相对静止，A向左做加速运动，受到向左的力的作用，这个力是B给A的向左的静摩擦力，而不是滑动摩擦力，图1乙中A被轻绳水平拉住，B在力F的作用下，向左运动，这里A被限制了空间运动，相对地面是静止的，但是它相对于B是运动的，不管B向左还是向右、匀速还是变速运动，只要B表面粗糙，A相对于B是运动的，受到的是B对它的滑动摩擦力。

二、摩擦力方向的判断

摩擦力的方向总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，静摩擦力方向总是与物体相对运动趋势方向相反，而并不一定与物体的运动方向相反，这里的“运动”与“相对运动”是两个不同的概念，这里“物体的运动”是指物体相对地面的运动，并非以相互作用的另一物体作为参考系，要明确知道“摩擦力的方向总是与物体相對运动（相互作用的另一物体为参考系）方向或相对运动趋势方向相反”，如在光滑水平面上有一静止的长木板，另一木块C以一定的初速度v滑上表面粗糙的长木板，此时木块C与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，且木块C受到的摩擦力与其（相对地面的）运动方向相反，而木板所受到的摩擦力则与其（相对地面的）运动方向相同，但二者受到的摩擦力均与其相对（以相互作用的另一物体为参考系）运动方向相反。

三、对摩擦力阻碍相对运动或相对运动趋势的正确理解

摩擦力的作用效果是摩擦力阻碍物体间的相对运动或阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍物体间的实际运动（相对于地面），摩擦力可以是阻力，也可以是动力，例如人行走时，人与地面间的摩擦力对人来说是动力；在图2中，木块C所受到的摩擦力是阻力，而木板所受到的摩擦力则是动力。

四、正确选择摩擦力大小的计算方法

静摩擦力与滑动摩擦力大小的计算方法是不同的，对于静摩擦力没有定值和现成的计算公式可以利用，其大小在0～Fmax之间变化，究竟等于多少依靠运动规律来解，即应用平衡知识或牛顿运动定律来确定求解；而滑动摩擦力的大小有公式f=μFN，滑动摩擦力与正压力成正比，正压力越大，滑动摩擦力越大；最大静摩擦力也是与正压力成正比，由于两种摩擦力的不同，在遇到求摩擦力大小的问题时要首先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，再分别根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点求解，如用手握紧瓶子、木棒等物体，使其在空中处于静止状态，当增加手的握力，则手与所握物体间的静摩擦力并没有增大，其大小总是等于物体重力的大小，随握力增大而增大的是最大静摩擦力的大小。

五、对滑动摩擦力公式的正确理解

公式f=μFN中的正压力FN的大小不一定等于物体所受的重力的大小，压力是根据作用效果命名的一种力，其方向总与接触面垂直并指向受力物体，即属于弹力，重力方向始终是竖直向下的，一般情况下两者大小不相等，只有在一些特殊情况时才相等，例如沿粗糙斜面滑动的物体，所受摩擦力的大小由动摩擦因数μ和物体对斜面的压力决定，而物体对斜面的压力大小等于物体所受重力沿垂直斜面方向上的分力大小。另外，滑动摩擦力的大小只由μ、FN决定，与物体的运动状态和接触面积的大小无关，滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，是因为接触面积的大小并不能改变两个物体间的动摩擦因数和两物体间的正压力FN，故两物体间的滑动摩擦力不变（此时接触面积的大小变化会改变受力面上压强的大小）。endprint