静摩擦力之我见

赵永祥

静摩擦力是高一物理的一个重点内容，同时也是一个难点，学生在学习时往往对静摩擦力概念理解得不够透彻，从而导致各种错误。为了让学生更好地掌握静摩擦力，很有必要为学生梳理一下相关的知识要点。现笔者谈谈几点体会。

一、静摩擦力产生的条件

静摩擦力产生的条件是：1.接触面不光滑；2.接触面间有弹力；3.两物体间有相对运动趋势。以上三个条件缺一不可。条件1容易判断，条件2的判断可用假设法，先确定研究对象，然后假设把与研究对象接触的物体去掉，看研究对象的运动状态是否会发生变化。若变化，说明它们之间有弹力；若不变，说明它们之间没有弹力。对于条件3，首先应明白相对运动趋势的参照物是以待确定方向的施力物体，不一定是地面；其次，如何确定相对运动的趋势方向？所谓相对运动的趋势方向，就是假设接触面光滑时，研究对象相对于跟它直接接触的物体的运动方向。

图1【例1】如图1， 水平面上的物体A在水平拉力F的作用下处于静止状态，假设没有静摩擦力，物体A则在重力、弹力和力F的共同作用下向右加速运动，这个运动方向即向右的方向就是物体相对地面的相对运动趋势方向。

二、静摩擦力方向的判断

1.根据“静摩擦力的方向总是与接触面相切，并且总是与相对运动趋势方向相反”来判断

【例2】如图2，地面光滑，A在水平拉力F作用下与B一起水平向右加速运动，分析A和B受到的静摩擦力的方向。

图2分析：先以A为研究对象，假设A、B间不存在静摩擦力，则F使A向右加速运动。物体B由于惯性将保持静止，也就是说A在B上向右做加速运动。所以A相对B的相对运动趋势方向向右。因此A受到的静摩擦力方向向左。再以B为研究对象，假设A、B间不存在静摩擦力，则B相对A向左运动。即B相对A的相对运动趋势方向向左，所以B受到的静摩擦力的方向向右。当然分析清楚了A受到的静摩擦力的方向之后，也可以由牛顿第三定律判断B受到的静摩擦力的方向。

2.由二力平衡判断

图3【例3】如图3，用力F把木块压在竖直墙壁上静止，判断物体受到的静摩擦力的方向。

分析：木块共受四个力作用，水平方向上F与弹力FN是平衡力。在竖直方向上重力与静摩擦力是平衡力。所以静摩擦力方向竖直向上。

图4 3.用牛顿第二定律判断

【例4】如图4，随圆盘一起绕过圆心的竖直轴转动的物体，做匀速圆周运动的向心力是由圆盘施加的静摩擦力提供的。虽然静摩擦力的方向不好判断，但向心力的方向总是沿物体指向圆心。既然由静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力的方向沿物体指向圆心。

三、静摩擦力的大小

1.由平衡条件确定

在图1中，当F=4N时，f=4N，方向向左。当F=5N且向左时，f=5N且向右。即F与f总是一对平衡力。

2.由牛顿第二定律确定

在图2中，若mA=2kg， mB=4kg，F=6N。则由牛顿第二定律可得共同加速度大小为1m/s2，方向向右。设B施加给A的静摩擦力为f， 则对A有F-f=ma，解得：f=4N。

除此之外，还有一种情况是静摩擦力没有确定的大小，其值在0到最大值之间变化，并且随外力及运动状态的改变而改变。即0

说明：（1）在中学阶段可以近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。即 Fm=μFN。

（2）静摩擦力的产生需要弹力，但静摩擦力的大小却与弹力无关。最大静摩擦力与弹力成正比。

总之，静摩擦力是被动力，没有独立自主的大小和方向，在不超过最大静摩擦力的前提下，为了防止接触面发生相对滑动，需要多大静摩擦力，就有多大静摩擦力；需要它沿着哪个方向，它就沿着哪个方向。

四、静摩擦力产生的效果

1.静摩擦力总是阻碍物体的相对运动，不一定阻碍物体的运动。

2.静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，还可以是回复力、向心力等。

（责任编辑黄春香）