熟悉而又陌生的摩擦力

刘阿平　李丹

摩擦力与我们的生活息息相关，所以人们对摩擦现象并不陌生.但很多同学在遇到关于摩擦力的问题时仍感到无从下手.下面就让我们一起来揭开摩擦力神秘的面纱吧！

摩擦力的产生条件与方向

在物理学中，摩擦力是指当一个物体在另一个物体的表面上做相对运动（或有相对运动趋势）时，受到的阻碍相对运动（或相对运动趋势）的力.

1.摩擦力产生的条件

物体间产生摩擦力的条件有三个：（1）物体间必须接触并有相互挤压的作用.（2）物体间有相对运动（或相对运动趋势）.（3）物体间接触面粗糙.这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力，缺一不可，

例1如图1所示.将一箱货物放在水平向左匀速运动的输送带上，开始货物与输送带间有一段很小距离的相对滑动.然后货物随输送带一起匀速运动.当输送带突然制动时，货物会继续向前滑动一段距离后停下，货物刚放上输送带的瞬间，货物在水平方向上的受力情况为____;当货物随输送带一起匀速运动时，货物在水平方向上的受力情况为____：当输送带突然制动时，货物在水平方向上的受力情况为____.（均填“受到水平向右的摩擦力”“受到水平向左的摩擦力”或“不受力”）

解析：货物刚放上输送带的瞬间.货物相对输送带向右运动，所以货物受到一个水平向左的滑动摩擦力：当货物随输送带一起匀速运动时，货物与输送带之间没有发生相对运动（或相对运动趋势），所以不受摩擦力;当输送带突然制动时，货物相对输送带向左运动，所以受到一个水平向右的滑动摩擦力.

答案：受到水平向左的摩擦力不受力受到水平向右的摩擦力

2.摩擦力的方向

摩擦力的方向与相对运动（或相对运动趋势）方向相反.相对运动是指一个物体相对于另一个物体有连续位置的改变.相对运动趋势是指一个物体相对于另一个物体将要发生但还未发生相对运动.

摩擦力的种类与大小

摩擦现象若按运动状态来分.可分为静摩擦和动摩擦，动摩擦又分为滑动摩擦和滚动摩擦（如球在水平面上滚动时受到的摩擦力.初中阶段一般不讨论其大小）.若按对人们产生的利害关系来分，摩擦可分为有益摩擦和有害摩擦.

1.静摩擦力

静摩擦力存在于两个相对静止但有相对运动趋势的物体间，在图2中，当F=1 N时.若物体A静止不动.则我们说物体A在拉力F的作用下，相对地面有了向右运动的趋势（将动未动）.所以物体A受到地面对它水平向左的静摩擦力.根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的大小f静=1 N.若F=5 N时，物体A仍静止不动，则物体A此时受到地面对它水平向左的静摩擦力f静=5 N.由此可见静摩擦力是可以变化的，其大小永远等于那个想让物体动的“拉力”.

倒2用20 N的压力将重5N的物体压在墙壁上（如图3所示），此时物体受到的摩擦力的方向____ .摩擦力的大小为____ N.若压力增加到30 N，物体受到的摩擦力的大小為____N.

解析：被压在墙上的物体处于静止状态.在竖直方向上受到重力和静摩擦力.重力与静摩擦力是一对平衡力，两力大小相等（f=G=N），方向相反，当压力增大时.物体在竖直方向上的受力情况没有发生变化.仍然只受到重力和静摩擦力，且它们仍是一对平衡力，保持不变.

答案：竖直向上5 5

2.滑动摩擦力

滑动摩擦力产生于发生相对运动的物体间.滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，滑动摩擦力的大小与物体间接触面的粗糙程度、物体对接触面的压力的大小有关.与物体运动速度的大小、接触面的大小无关.

例3 重为500N的箱子放在水平地面上.小明用6N的水平推力推箱子，箱子未动，这时箱子受到的摩擦力____（填“大于”“小于”或“等于”）6 N。当推力增大到20 N时，箱子恰好做匀速直线运动.当小明用30N的推力推着箱子运动时，箱子受到的摩擦力为___N.

解析：推箱子但箱子未动，所以箱子受到地面对它的静摩擦力，根据二力平衡条件可知，此时静摩擦力的大小等于推力，为6N.当推力增大到20 N时，箱子恰好做匀速直线运动.说明此时箱子所受的滑动摩擦力与推力相等，因为滑动摩擦力的大小只与物体间接触面的粗糙程度和压力的大小有关，当推力增大为30 N时.接触面的粗糙程度和压力的大小均没有变化，所以箱子受到的摩擦力仍为20 N.

答案：等于20

3.有益摩擦与有害摩擦

摩擦力是阻碍物体相对运动（或相对运动趋势）的，所以它不一定阻碍物体的运动，它的方向与物体运动的方向并不一定相反.摩擦力也不全是对人有害的阻力.摩擦力也有有益的一面.可通过增大压力、增加接触面的粗糙程度等方法增大有益摩擦力.当摩擦力有害时，可以通过减小压力、改变接触面的性质（如增加润滑剂、变滑动为滚动、悬浮）等方法减小有害摩擦力，

倒4 自行车是我们熟悉的交通工具.从自行车的结构和使用来看.它涉及不少有关摩擦的知识.以下分析中，正确的是（

）.

A.脚踏凹凸不平是通过增大接触面积来增大摩擦的

B.轮胎上制有花纹是通过改变接触面的粗糙程度来减小摩擦的

C.刹车时用力捏刹车闸是通过增大压力来增大摩擦的

D.在转动的部分加润滑油是通过变滑动为滚动来减小摩擦的

解析：脚踏凹凸不平是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，A错;轮胎上制有花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，B错;刹车时用力捏刹车闸是通过增大压力来增大摩擦的，C对;在转动的部分加润滑油是通过将两个接触面分开来减小摩擦的，D错.

答案：C

摩擦力的测量与分析

在初中阶段大多根据二力平衡条件来判断摩擦力的大小，如图4所示.用弹簧测力计沿水平方向拉木块.若木块静止不动，或做匀速直线运动，则此时木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数.

在解决摩擦力的有关问题时.首先要确定研究对象（即研究的物体是谁），再判断物体的运动状态（是平衡状态还是非平衡状态）、辨别物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力（若是静摩擦力只与“拉力”有关，若是滑动摩擦力.只需要考虑接触面的粗糙程度和压力的大小），最后分析物体的受力情况.

【本文系河南省基础教育教学研究项目重点课题“初中物理实验设计创新教学的实践研究”（JCJYB16062507）推广性成果之一】

责任编辑 蔡华杰