叠放物体摩擦力方向及大小判断

陈诚

【摘要】对于摩擦力的产生是有条件的，需要两个物体之间发生相对运动或相对运动趋势，而摩擦力方向的判断则需要根据平衡状态及与相对运动方向相反这一要素进行判断.而叠放物体摩擦力方向及大小的判断，由于存在的物体多并且复杂，给学生造成一定的难度，要学会正确的解决办法，同时联系力的作用是相互的、平衡状态、隔离法分析等进行综合分析判断.

【关键词】初中物理；隔离法；相对运动

摩擦力的方向及大小的判断是力学中的一个难点，而对于叠放物体摩擦力的分析与判断更是很多学生的难题.对于叠放物体的摩擦力的分析关键在于方法的使用，以及平衡力定义特点和相互作用力特点等的理解，同时要学会利用 “隔离法”或“整体法”等去分析判断，特别是方向的判断.为了快速准确地去解决这类难点，下面以竖直叠放物体的问题列举几例进行分析.

1 对叠放物体中下面的物体施加力

对于这类问题可以通过“隔离法”进行分析，首先根据其运动状态对上面物体进行受力分析，然后再分析下面物体的受力情况即可.

例1 如图1所示，A和B是两个叠加在一起的两个长方体，它们一起放在水平的地面C上，现在对物体B施加一个水平向右的力F，两个物体A和B一起做匀速直线运动.由此可以判断，关于A、B间摩擦力f₁和B、C间摩擦力f₂的分析中，正确的是（）

（A）f₁=0，f₂≠0.（B）f₁=0，f₂=0.

（C）f₁≠0，f₂=0. （D）f₁≠0，f₂≠0.

解析 首先，以A为研究物体进行分析受力情况，由于研究摩擦力，因此，只分析水平方向即可，由于A处于平衡状态并且在水平方向没有施加的外力，因此不受摩擦力，即A与B之间没有摩擦力.然后，分析B物体，B受到水平向右的力F，由于B物体受力平衡，并且物体A与B之间没有相对运动趋势，即二者之间没有摩擦力，要使B处于平衡，只能B和C之间存在摩擦，即B受到C给的水平向左的摩擦力，并且和F大小相等.所以F₁=0，F₂≠0，答案（A）.

点评 对于此类问题最好通过“隔离法”进行分析，通过假设的方式进行判断是否符合平衡条件，不要被表面现象所迷惑，误认为运动的物体就会受到摩擦力，要正确地理解摩擦力的定义，两个接触的物体之间要发生相对运动或相对运动趋势才可能受到摩擦力，正确学会受力分析也是解题关键.

2 对叠放物体中上面的物体施力

对于此类问题仍然要运用“隔离法”受力分析，先分析上面物体，再分析下面物体，在图中可以采用不同颜色的笔进行区分各种力，一定要用力的符号下标出角标，更好地认识到力的受力物体，结合平衡状态和作用力及反作用力的特点判断大小和方向.

例2 现有两个物体A和B叠放在水平桌面上如图2所示，对A施加一个水平向右的拉力F，使两个物体一起向右匀速直线运动，关于两个物体之间及B与地面之间的摩擦力说法正确的是（）

（A）A不受摩擦力.

（B）A受到大小为F的向右的摩擦力.

（C）A对B施加大小为F的向左的摩擦力.

（D）地面对B施加向左大小为F的摩擦力.

解析 首先，以A为研究物体进行受力分析，由于A受到水平向右的拉力F，又因为A做匀速直线运动，所以它必受水平向左的一个平衡力，由于A与B接触，所以这个力是B对A的摩擦力，方向水平向左，大小为F，故（A）和（B）选项错误；然后，对B进行受力分析，根据力的作用是相互的，所以A同时也对B有个水平向右的摩擦力，大小为F，故（C）选项错误，又因为B向右做匀速直线运动，因此，B一定受到一个水平向左的平衡力，大小为F，此时只能是地面对B的摩擦力，因此地面对B的摩擦力方向水平向左，大小为F，故（D）选项正确.

答案（D）.

点评 此题情景会使一些学生不太接受，所以对于这类问题一头雾水，其根本原因是对摩擦力的理解不到位，沒有认识到摩擦力有时也会成为动力.因此，在分析叠放物体时，注意分析的顺序，并且了解相互作用力的特点，要明确研究对象，才能更好地判断力的大小和方向.

3 三个叠放物体中间物体施加力

例3 现有三个相同的物体A、B和C，并且按照如图3所示的情况将三个物体叠加在一起放在地面上，对物体B施加一个水平向右的拉力F时，三个物体一起向右做匀速直线运动，对于三个物体之间以及与地面之间的摩擦力说法正确的是（）

（A）A与B之间的摩擦力为10N.

（B）B与C之间的摩擦力为5N.

（C）C与地面的摩擦力为10N.

（D）B与C之间的摩擦力为0N.

解析 对于此题属于多个物体叠加受力分析的判断，解决此类问题要选对方法，可以结合作图的方式进行受力分析，避免力多复杂而出现视觉的混淆，同时，要根据相互作用力的特点判断力的大小和方向.因此，对于三个物体的受力分析，仍然可以采用整体和隔离相结合的方法，（A）选项中，首先对A进行受力分析，由于在水平方向上A不受外力，并且匀速运动，A和B保持相对静止，因此A与B之间没有摩擦力即摩擦力为0N，故（A）选项错误；（B）选项中，由于B受到向右的拉力，而与A之间没有摩擦力，因此，B与C之间必有摩擦力与拉力相互平衡，B受到水平向左10N的摩擦力，故（B）和（D）选项错误；最后，对C进行受力分析，根据力的作用是相互的，所以C受到B施加水平向右10N的摩擦力，又因为C也做匀速直线运动，因此，C一定受到地面对它水平向左的10N的摩擦力来相互平衡，故（C）选项正确.

答案（C）.

点评 对于多个物体叠加的摩擦力的判断分析，通过隔离法依次进行受力分析，此题可以换个思路，把上面两个物体看成整体进行受力分析，通过“整体法”与“隔离法”相结合进行快速判断摩擦力的大小和方向；也可以通过“整体法”对三个物体作为一个整体进行受力分析，这样更能快速地判断C物体与桌面的摩擦力的大小及方向.

4 结语

总之，这类叠放物体的类型还有很多，比如叠放物体的上下两个物体都会受到力，以及多个物体叠加的受力分析。还有竖直方向的叠加物体的受力分析，不管属于哪类型式，都要利用好相应的方法，特别是学习的过程中，善于总结和反思，把握巧妙的思路和方法，此类问题的共性是处于平衡状态，通过平衡状态才能根据一个力的大小和方向判断另一个力的大小和方向。有时一个物体也会受到多个力的作用，这时要抓住“隔离法”的妙处，明确研究对象，从上到下逐一分析，不多力也不少力，把相互作用力的大小相等和方向相反及作用在不同物体上的特点用准用对，才能轻松应对叠放物体的摩擦力问题.