逐层认识摩擦力，本文主要内容关键词为：摩擦力论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高中学生在学习物理时往往觉得很难学，其中一个原因是对知识不注重积累，不注意归纳，对知识理解不全面。对摩擦力的理解便是如此。摩擦力贯穿于整个力学中，学好摩擦力能进一步加深对力学知识的理解。
一、对摩擦力的基本认识
(1)摩擦力的概念：一个物体在另一个物体表面上，发生相对滑动或有相对滑动的趋势的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动或相对滑动趋势的力，叫摩擦力。
(2)产生条件：①两个物体要接触，接触面要粗糙；②两物体间有压力（弹力）；③有相对运动或相对运动趋势。
(3)分类：根据定义，研究摩擦力时应以施力物体为参考系，看被研究对象是否有相对运动，分为滑动摩擦力和静摩擦力。
(4)方向：与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。（仍要以施力物体为参考系）
(5)对摩擦力的判断。对是否有摩擦力，特别是静摩擦力的判断，常用“假设法”，根据力的作用效果判断。
(6)摩擦力的大小。首先要分清是哪种摩擦力。
①滑动摩擦力的大小。可用公式
来计算。它的大小只与接触面粗糙程度和压力（弹力）大小有关，与接触面大小无关。
②静摩擦力大小没有计算公式，计算它的大小时，通常用平衡力、力的合成、力的分解、牛顿第二定律等知识去解决它。它有最大值，通常把最大静摩擦力当作与滑动摩擦力相等处理，它的变化范围是
。
(7)对摩擦力的错误认识
①凡是运动的物体必受滑动摩擦力作用；凡是静止的物体受的摩擦力必是静摩擦力。②摩擦力的方向与物体运动的方向总是相反。③摩擦力总是阻碍物体运动，它是阻力。④计算摩擦力大小时，不加分析地用进行计算。
正确的方法：先明确研究对象，取施力物体为参考系，判断研究对象是否受摩擦力，是哪种摩擦力，再用相应的知识去解决它。用公式时，
从性质上讲它是弹力，它不一定总是与Mg相等。
二、对摩擦力的进一步认识
对摩擦力的认识有个渐进过程，下面举例说明。
(1)摩擦力的变化
例1 如图1，物体质量m=0.5kg，所加压力F=40N，方向与竖直墙壁垂直，物体与竖直墙壁间的动摩擦因数μ=0.2，则物体所受摩擦力大小为＿＿N，方向＿＿；若F增大到60N，此时物体受摩擦力大小为＿＿N；若将F减小到20N，则物体所受摩擦力大小为＿＿N。
图1
解析：物体受力情况如图2（下页），
，若物体在墙壁上滑动，当F分别为40N、60N时，由知，分别为8N、12N，均比重力G=mg=5N大。故物体应静止，所受摩擦力为静摩擦力，大小均为5N，方向竖直向上；当F=20N时，由知，f=4N＜5N。故物体向下滑，受滑动摩擦力作用，大小为4N。
图2
小结：①是产生摩擦力的必要条件，它的大小不一定对f有影响。②的方向与f的方向垂直，的大小不一定总是等于重力。③对摩擦力进行计算时，首先要判断是否受到的是滑动摩擦力，再用相应的知识去解决它。必要时可用假设法。
(2)摩擦力与分力
例2 如图3，一块长直木板上面放着一块铁块，从水平位置开始缓慢地抬起木板一端，而另一端可绕固定轴转动，关于摩擦力的说法中，正确的是
A.铁块所受摩擦力随木板抬起的角度增大而增大
B.抬起木板的过程中，铁块所受摩擦力先减小后增大
C.抬起木板的过程中，铁块所受摩擦力可能不变
D.铁块所受摩擦力先增大后减小
图3
图4
解析：物体受力情况如图4，将G分解为
，设木板与地面间夹角为
，只有当θ增大到一定程度，铁块才能滑动。在未滑动前可将木块视为不动，铁块受静摩擦力，由此知，
，此时f随θ增大而增大；铁块滑动后受滑动摩擦力作用，
，由公式知，f随θ的增大而减小。故选D
(3)摩擦力与牛顿第二定律
例3 如图5，水平传送带以5m/s的恒定速度运动，传送带长AB=7.5m，将一工件轻轻放在上面，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，试求这一工件经多少时间由传送带左端被传送到右端？(g=10N/kg)
图5
图6
解析：工件在传送带上受到水平向右的摩擦力，开始做初速度为0的匀加速直线运动，当速度到5m/s时，不受摩擦力，开始做匀速直线运动。
小结：本题易错的地方是：认为工件一直做匀加速运动，运动到右端。
(4)摩擦力与向心力
例4 如图7，质量相等的A、B两物体，放在水平转台上，A离转轴的距离是B离转轴的距离的一半，当转台匀速转动时，A、B无滑动，则A、B受到的摩擦力为
解析：A、B两物体受到的支持力和自身重力与圆面垂直，不能提供向心力，而物体相对转台静止，向心力是由静摩擦力提供，故由
知，A、B角速度相同，B选项正确。
小结：本题易错点为：不加分析地认为A、B两物体受滑动摩擦力作用，由公式f=μmg，认为选项C正确。
图7
图8
(5)摩擦力与功
①静摩擦力做功特点：a.静摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功。b.在静摩擦力做功过程中，只有机械能的相互转移，而没有机械能转化成其他形式的能。c.在相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的功的和为零。
②滑动摩擦力做功的特点：a.滑动摩擦力可以做正功，可以做负功或不做功；b.在一对相互摩擦的系统内，摩擦力做功，伴随着能的转化和转移。
例5 如图8，将一质量为m的木块，放到一以ω的角速度转动的平台上，木块与转轴距离为r，木块在平台上不动，角速度变为2ω时，木块仍不动，摩擦力对木块做了多少功？
解析：本题易错点为，误认为木块没发生位移，摩擦力不做功。实际上，平台角速度发生变化时木块的速度随之变化，这正是摩擦力做功的结果。由动能定理得，
例6 如图9，光滑水平面上有木板g长为L，在B的左端放一木块A。现给A一瞬时速度，使A恰好运动到B的右端。若摩擦力对A做功大小为
，对B做功大小为
，则
图9
解析：木块A在向右滑动的同时，B也在向右运动，比较A、B发生的位移，显然A发生的位移较大，故(A)对。
小结：本题易错点为：不加分析地认为A对B和B对A的摩擦力大小相等，理所当然地认为功也相等。
(6)摩擦力和回复力
例7 如图10，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，A、B间无相对滑动，设弹簧的劲度系数为A，当B离开平衡位置的位移为x时，A、B间的摩擦力为
图10
小结：①A做简谐运动的回复力是由B给A的静摩擦力提供的，摩擦力可提供回复力；②kx不是A的回复力，也不是B的回复力，而是A和B整体的回复力。
三、对摩擦力的再认识
对摩擦力的认识也有个由易到难，由浅及深的过程。在解题时，要充分理解题意，领会题目所给的物理情景，挖掘题目给出的条件，特别是隐含重要条件，才能正确地解答。
例8 如图11所示，质量为M的木板上放着一质量为m木块，木板与木块之间的动摩擦因数为
，木板与地面之间的动摩擦因数为
，试求加在木板上的水平力F为多大时，才能把木板从木块的下方抽出来？
图11
解析：只有两者发生相对滑动时才有可能把木板抽出，此时必然出现刚好发生相对运动的临界状况，摩擦力必然是最大静摩擦力，木块此时的加速度必为二者的最大加速度。
小结：①本题隐含条件为木板的最大加速度，它是由最大静摩擦力产生的；②此时木板所受的摩擦力与(M+m)成正比。这也是本题的易错点。
摩擦力做功会引起能量变化，一对滑动摩擦力做功的能量变化和转移情况是：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能转移到另一物体上，二是部分机械能转化为内能。
例9 一颗子弹A水平飞来，刚好射穿静止在光滑水平面上长为L的木块B，如图12已知A、B相互摩擦力为
，B在射穿过程中被子弹带动距离为
，求在射穿过程中产生的热量。
图12
小结：要正确地解出此题，需要注意：①弄清物理情景；②要会熟练计算摩擦力，合力，分力，会用牛顿第二定律及运动学公式；③要熟练掌握功能关系。
学习是一个不断积累、不断体会、不断消化、不断理解的过程，只有平常不断归纳、不断总结，才能达到最终掌握知识的目的。