立足力的平衡，让摩擦力“无处遁形”

□郑　丽



立足力的平衡，让摩擦力“无处遁形”

□郑丽

摩擦力是一种十分常见的力，无论物体处于静止或运动状态，一般都要受到摩擦力的作用.那么，摩擦力的大小和方向又该如何作出判断呢？解决这类问题的基本方法就是从力的平衡的角度出发，根据二力平衡的条件来展开分析.

一、单个物体上摩擦力的分析

例1如图1（甲）所示，物体甲重30N，被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止；如图1（乙）所示，物体乙重60N，在40N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动.则物体甲受到的摩擦力f甲=______；物体乙受到的摩擦力f乙= ______.

图1

解析：（1）甲物体受力分析如图2（甲）.

图2

∵甲保持静止，处于平衡状态，

∴G甲与f甲是一对平衡力，

故f甲=G甲=30N（方向竖直向上）.

（2）乙物体受力分析如图2（乙）.

∵乙匀速向右运动，处于平衡状态，

∴f乙与F乙是一对平衡力，

故f乙=F乙=40N（方向水平向左）.

答案：30；40

点评：以上对甲、乙物体进行受力分析，分析出它们在水平方向和竖直方向上的受力情况，由于这里只要求确定摩擦力的大小，就只关注了与摩擦力构成平衡的另一个力，其实每个物体都受两对平衡力作用.同类问题还会出现在筷子提米、爬竿、手握物体等事例中的摩擦力分析.

二、牵连体中某个物体上所受摩擦力的分析

例2如图3所示，小华将弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方体木块A，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向左运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小.在木板运动的过程中，以下说法正确的是（）.

A.木块A受到的是静摩擦力

B.木块A相对于地面是运动的

C.拉动速度变大时，弹簧测力计示数变大

D.木块A所受摩擦力的方向向左

图3

解析：由于长木板在向左运动，所以不能确定长木板一定是平衡状态，只能确定它会受到地面和A物体对它向右的滑动摩擦力.根据作用力与反作用力的关系，则A物体受到长木板对A向左的滑动摩擦力fA.又因为A物体相对地面静止（平衡状态），所以对A物体而言fA=F测（即为弹簧测力计示数）.

答案：D

点评：摩擦力在生活中的应用除了滑动摩擦力以外，还涉及到静摩擦力或滚动摩擦力，特别是对静摩擦力的分析往往会因为滑动摩擦力的大小造成干扰.因此要全面了解摩擦力，还要学会识别摩擦力的种类，排除某些惯性思维.

三、平衡陷阱下摩擦力的分析

例3一个箱子重为100N，放在水平面上，受到6N的水平推力，箱子未动，这时箱子受到摩擦力应_____（填“大于”“等于”或“小于”）6N.当水平推力增大到10N时，箱子恰好做匀速直线运动.当水平推力增大到20N时，箱子受到的摩擦力为_______N.

解析：当箱子未动时，根据力的平衡，摩擦力和推力是一对平衡力，所以它们大小相等.当推力增大到10N时，箱子做匀速直线运动，摩擦力和推力是一对平衡力，可判断此时滑动摩擦力的大小为10N.当推力增大到20N时，物体不再处于平衡状态，因此不能用力的平衡来解答.这时根据影响滑动摩擦力大小的因素来考虑，由于压力不变，接触面的粗糙程度没变，因此摩擦力还是10N.

答案：等于10

例4如图4所示，当右端挂5N的物体A时，物体B在平面桌上恰好能向右做匀速直线运动，若现在要使物体B向左做匀速直线运动，则应对物体B施加的力为（）.

图4

A.水平向左，5N

B.水平向右，5N

C.水平向左，10N

D.水平向右，10N

解析：物体B水平向右匀速运动时，它在水平方向上受到物体A对其施加的水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用，且此时摩擦力和拉力是一对平衡力，所以摩擦力大小与向右的拉力大小相等为5N.物体B水平向左和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，它受到的摩擦力大小不变，所以当它水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是5N.当物体B水平向左做匀速直线运动时，它在水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右大小为5N的拉力、水平向右大小为5N的摩擦力，此时满足三力平衡，所以水平向左的拉力大小为5N+5N=10N.

答案：C

点评：在力学系统里，惯性参照系内，如果物体受到几个力的作用，仍保持静止状态或匀速直线运动，或绕轴匀速转动，都叫做物体处于平衡状态，简称“物体的平衡”.使物体处于平衡状态的力，我们称之为平衡力，初中阶段主要要掌握二力平衡.我们常以此来判断摩擦力的大小和方向.

力的求解离不开物体运动状态的分析，摩擦力亦然.物体的运动状态的内因就是物体受力平衡与否，我们只有让力的平衡与摩擦力“常相随”，才能找到求解摩擦力的突破口.