高中物理学中有关摩擦力问题的分析

曹水生

高中物理学的学习困难之处在于受力分析，而受力分析的难点在对于物体受到摩擦力进行分析。摩擦力是力学中的三大性质力之一，正确认识摩擦力对整个力学的学习有着至关重要的作用。高中物理的学习主要涉及静摩擦力和滑动摩擦力，分类和判断方法如下。

1.静摩擦力是否存在及方向的判断方法

（1）假设法：假设光滑，物体若发生相对运动，则其方向即为相对运动趋势方向。

（2）反推法：从研究对象表现出来的运动状态，结合物体受到的其他力，反推摩擦力是否存在及其存在时的方向。

a.f静的方向：与相对运动趋势方向相反。

b.f静的范围：fm≥f静≥0。

2.滑动摩擦力方向的判断方法

“与相对运动方向相反”是判断的依据。特别要注意“相对运动”的含义，它是指研究对象相对于被接触物体所进行的运动。

a.f滑的方向：与相对运动方向相反。

b.f滑的大小：f滑=μFN。

在实际应用中，我们会遇到各种关于摩擦力的问题，笔者就以下几个有关摩擦力问题的分析。

一、摩擦力的基本问题

例1.如图所示，水平面上有一重为40N的物体，受到F1=13N和F2=6N的水平力作用而保持静止.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

（1）物体所受的摩擦力的大小与方向；

（2）若只将F1撤去，物体受到的摩擦力的大小和方向；

（3）若撤去的力不是F1而是F2，则物体受到的摩擦力的大小、方向又如何？

（3）撤去F2后，因F1>fm，物体将向左运动，受到滑动摩擦力作用f2=8N，方向向右。

点评：本题关键是要能正确判断物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，先假设物体相对地面静止，根据平衡条件计算得出摩擦力的大小，跟最大静摩擦力相比较。如果小于最大静摩擦力则假设成立，如果大于最大静摩擦力，则物体已经滑动，则要按滑动摩擦力来解决问题。

二、摩擦力的综合问题

例2：如图所示，斜面体M放置在水平地面上，位于斜面上的物块m受到沿斜面向上的推力F作用。设物块与斜面之间的摩擦力大小为F1，斜面与地面之间的摩擦力大小为F2。增大推力F，斜面体始终保持静止，下列判断正确的是（ ）。

A.如果物块沿斜面向上滑动，则F1、F2一定增大

B.如果物块沿斜面向上滑动，则F1、F2一定不变

C.如果物块与斜面相对静止，则F1、F2一定增大

D.如果物块与斜面相对静止，则F1、F2一定不变

解析：若物体沿斜面向上滑动，F1=μmgcosθ，m对M的摩擦力、压力均不变，故F1、F2不变，A错、B对。若物块与斜面相对静止，m受静摩擦力的方向可能沿斜面向上、向下或者为零，故F增大，F1可能增大，也可能减小；取整体作为研究，F增大，F2一定增大，C、D错。

点评：本题A、B选项物体向上运动时m受到M的滑动摩擦力，M相对地面静止，受到地面的是静摩擦力。力F作用在m上且沿斜面向上，不影响m对M的压力和摩擦力。摩擦力大小和方向的判斷比较明确。C、D选项由于物体受力沿斜面向上，则物体在斜面上相对斜面运动趋势不明确，根据F的情况来判断，有三种可能情况，需讨论处理。

例3：如图所示，质量分别为mA、mB的两物块A、B叠放在一起，若它们共同沿固定在水平地面上倾角为α的斜面匀速下滑。则（ ）。

A.A、B间无摩擦力

B.A、B间有摩擦力，且A对B的摩擦力方向沿斜面向下

C.B与斜面间的动摩擦因数μ=tanα

D.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下，大小为（mA+mB）gsinα

解析：对AB整体：（mA+mB）gsinα=μ（mA+mB）gcosα，∴μ=tanα，故C、D正确；对A受力分析知，B对A摩擦力fBA沿斜面向上，∴A对B摩擦力fAB沿斜面向下，故B正确。

点评：本题考查了整体法和隔离法的灵活运用。A、B共同沿斜面下滑，在研究B与斜面之间摩擦力情况时可以把A、B看成整体，根据滑动摩擦力知识来解决。在研究A、B之间的摩擦力时，采用隔离法，由于A、B相对静止，需根据静摩擦力条件判断A、B之间有无静摩擦力及方向。

总之，涉及摩擦力的问题，我们就要根据摩擦力的知识，正确判断出摩擦力的有无、性质、方向及大小。灵活应用假设法、整体法、隔离法等方法来解决相关问题。