高中物理摩擦力问题的分析思路探讨

王春兰

【摘要】：对于高中物理的学习来说，摩擦力的学习是其中的重点和难点问题。学生在学习物体受力这一阶段的内容时，对于摩擦力问题的分析常常会出错，尤其是对静摩擦力的分析难度比较大。本文首先分析了摩擦力是如何产生的，进而探讨了静摩擦力与动摩擦力的特点，并通过具体案例对摩擦力问题的分析思路进行了研究。

【关键词】：高中物理；摩擦力问题；分析思路

高中阶段的物理课程，摩擦力这部分知识是重点和难点，按照物体状态的差异性，摩擦力一般分为以下两种：静摩擦力与动摩擦力。学生在学习摩擦力这部分知识时觉得较为困难，很重要的一个原因就是对问题的分析思路不够准确，并未准确的把握到最佳的解题方向，而在对摩擦力问题的分析过程中，要想准确分析物体的受力情况，就首先要了解摩擦力是如何产生的。下面就高中物理摩擦力问题的分析思路展开探讨。

一、摩擦力是如何产生的

（1）接触面粗糙且存在弹力

在学习摩擦力这部分知识时，大部分学生对接触面粗糙这一条件是较为容易理解的，但又常常会忽视存在弹力这一重要条件。在学习过程中，许多同学一看到两个存在接触的物体就认定两者之间具有摩擦力，而不能去进一步分析它们之间是不是存在弹力。而在实际做题过程中，又常常会遇到两个物体看上去存在接触，但并不存在弹力的情况。所以，必须要判断出物體之间是不是具有弹力才能判定是不是存在摩擦力，而较为常用的方法就是将某一个物体撤掉，再仔细观察剩下的物体是不是会受到相应的影响。如果剩下的物体的状态出现改变，那么就表明弹力的存在，否则就没有，如此就能较为准确的判断摩擦力是否存在了。

（2）具有相对滑动或相对滑动的趋势

物体是否具有相对滑动是较为容易认识的，但是否具有相对滑动的趋势则较为难以判断，由于相对滑动趋势的隐蔽性以及多变性，对于高中阶段的学生来说，想要准确的给出判断是非常困难的，这就需要在今后的学习过程中予以不断的总结。

二、摩擦力问题的分析

（1）静摩擦力的特点

这里提到的静摩擦力，其对于物体的运动既可以是动力，也可以是阻力，也即是说其既能够做正功，也能够做负功。静摩擦力对于物体的作用，只可以是将物体间的机械能相互转换，而不可以将机械能转换成别的类型的能量。对于静摩擦力来讲，在一个互相作用的体系内，一对静摩擦力做功的总代数和是零。比如，对于两个相互存在静摩擦力的物体A和物体B来说，前者对后者的摩擦力和后者对前者的摩擦力大小相同，而方向相反。A与B两个物体在运动的过程中，其相对于地面的位移相同，因此这一对静摩擦力是一个起到动力的作用，一个起到阻力的作用，且做功的总代数和是零。

（2）静摩擦力问题的分析

对于静摩擦力问题的分析，常常让学生感到困难的是对其方向的判定。由于静摩擦力是在静止情况下形成的，其方向恰恰是与相对运动的方向相反的。一般认为，通过对物理规律以及静摩擦力的形成条件来分析是非常有必要的。可以通过相对运动的运动趋势来判定静摩擦力的方向，而应用这一方法来判定静摩擦力，首先就需要假设物体的接触面是粗糙的，假设物体并未遭受摩擦力的情况下来判定物体的运动趋势，这个运动的方向即是物体的运动趋势方向，而静摩擦力的方向也就是这一方向的相反方向。下面借用一个案例来具体分析一下静摩擦力的方向是如何判断的。

如图1所示，在机械传送装置上放上一个木块，当传送装置匀速的运动时，其上放置的木块相对于传送装置来说是静止状态的，此时木块受到的力有两个：竖直向下的重力、垂直于接触面的支撑力，那么就来具体分析一下这时候木块所受到的摩擦力的方向。

解析：因为图中的木块是伴随机械传送装置的运动而运动的，此时木块在多种力的影响下处在相对平衡的条件下，所以按照物体在静止状态下受力平衡的理论来分析，就可以给出以下结论，静摩擦力的方向是沿传送装置的斜面向上的。

（3）动摩擦力的特点

在学习过程中，学生在遇到有关动摩擦力的题目时，常常会认为摩擦力是一定做功的，实际上并不是这样的，滑动摩擦力在物体的运动过程中也存在不做功的可能。比如：两个物体相对运动，假如一个物体相对于地面是静止状态的，那么摩擦力对这一物体就不存在做功。

（4）动摩擦力问题的分析

对于动摩擦力问题的分析，首先要满足上文提到的摩擦力形成的两个必要条件，再对物体的运动方向进行分析，但在分析过程中必须注意以下两个方面：

第一，对正压力进行分析。这里所说的正压力，指的是物体在相对运动状态下，与接触面相互垂直的压力，假设接触面是一个平面，那么正压力就与平面相垂直，假设是曲面，那么正压力就与接触点的切线方向相垂直。

如图2所示，将一个质量为m的木块，从斜坡顶由静止状态匀加速滑下，其与斜坡的动摩擦因数为μ，夹角为α，求解木块所受摩擦力？

解析：首先要将木块所受的力予以分解，如上图所示，G1 = mgcosα，G2 = mgsinα且N = G1 = mgcosα。所以，由牛頓定律能够得出木块所受的正压力是F = N = mgcosα，因此木块所受的摩擦力为f =μF =μmgcosα。

第二，准确分析物体的相对滑动方向。在物体的相对运动过程中，摩擦力既可能是动力，也可能是阻力。一般来说，滑动摩擦力在两个相对运动的物体之间是成对出现的。

如图3所示，在力F的作用下，物体A对物体B有摩擦力，同时物体B也会对物体A产生摩擦力，那么在运动的状态下物体B受到的摩擦力就变成了其前进的动力。

结语

总的来说，在高中物理的学习过程中，摩擦力问题是其中的重点和难点问题。学生在学习这一阶段内容的过程中，对于摩擦力问题的分析必须予以重视。本文首先对摩擦力的产生条件进行了分析，进而探讨了静摩擦力与动摩擦力的特点，并通过具体案例研究了摩擦力问题的分析思路。

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