浅谈静摩擦力和滑动摩擦力的判断

江苏省启东市第一中学(226200) 郁 卫●



浅谈静摩擦力和滑动摩擦力的判断

江苏省启东市第一中学(226200)
郁 卫●

高中阶段的摩擦力主要有两类：静摩擦力和滑动摩擦力.静摩擦力的范围在0～fm之间，静摩擦力达到最大值时，物体保持相对静止的临界状态；而滑动摩擦力是产生在发生摩擦的两个相对滑动的物体之间，当物体的运动状态和受力情况发生变化时，就有可能使静摩擦力和滑动摩擦力发生转换.下面，我就谈谈怎样判断静摩擦力和滑动摩擦力.

题型一：根据摩擦力产生的条件来判断

这类题目比较简单，直接根据摩擦力产生的条件来判断.受到静摩擦力的物体有相对运动的趋势，而没有相对滑动；受到滑动摩擦力的物体有相对运动，而不会相对静止.

题型二：与之接触的物体是固定不动的

例题1 如图1，物体静止在水平地面上，有一水平力F推物体，请判断物体受到的摩擦力大小.

这道题目学生很好理解，当F>fm时，物体受到滑动摩擦力，f=μmg；当F≤fm时，物体受到静摩擦力，f=F.

接下来我问：“物体受到重力、支持力、推力、摩擦力，那为何只用推力与最大静摩擦力作比较？”这时，学生就回答不出来了.其实这一类题目只要看摩擦力以外的其它力的合力Ff外跟它的最大静摩擦力fm比较，当Ff外>fm，物体受到滑动摩擦力，当Ff外≤fm，物体受到静摩擦力.

例题2 如图2，物体放在粗糙的斜面上，请判断物体受到的摩擦力情况.

图3 图4

第一步：对物体进行受力分析(摩擦力除外),如图3.

第二步：求出摩擦力以外的其它力的合力，即重力mg和支持力N的合力,如图4.

第三步：比较摩擦力以外的其它力的合力mgsinα和最大静摩擦力fm=μmgcosα

这一类题目同样看摩擦力以外的其它力的合力Ff外跟它的最大静摩擦力fm比较，当Ff外>fm，物体受到滑动摩擦力，当Ff外≤fm，物体受到静摩擦力.

题型三：与之接触的物体是匀速直线运动的

图5

以传送带为例：

传送带与水平面间的夹角为α以恒定的速度v向下运动，传送带足够长，今在其右端A将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到左端B，已知工件与传送带间的动摩擦因素为μ，最大静摩擦力fm近似等于滑动摩擦力f.试分析：工件由传送带A端运动到B端的运动情况？如图5.

第一阶段：匀加速直线运动,如图6.

mgsinα+μmgcosα=ma1

a1=gsinα+μgcosα

第二阶段：判断匀加速还是匀速运动,如图7.

重力mg和支持力N的合力为mgsinα，最大静摩擦力fm=μmgcosα.

如mgsinα<μmgcosα，则为静摩擦力，工件作匀速直线运动.

如mgsinα>μmgcosα，则为滑动摩擦力，工件作匀加速直线运动，mgsinα-μmgcosα=ma2

a2=gsinα-μgcosα

题型四：与之接触的物体是加速(或减速)运动的

图8

如图8所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B间静摩擦力的最大值是5N，水平面光滑.用水平力F拉B，当拉力大小分别是F=10N和F=20N时，A、B的加速度各多大？

解析 先确定临界值，即刚好使A、B发生相对滑动的F值.当A、B间的静摩擦力达到5N时，既可以认为它们仍然保持相对静止，有共同的加速度，又可以认为它们间已经发生了相对滑动，A在滑动摩擦力作用下加速运动.这时以A为对象得到a=5m/s2；再以A、B系统为对象得到 F =(mA+mB)a =15N

(1)当F=10N<15N时， A、B一定仍相对静止，所以 aA=aB=F/(mA+mB)=3.3m/s2

(2)当F=20N>15N时，A、B间一定发生了相对滑动，用牛顿第二定律列方程：，F=mAaA+mBaB而aA=5m/s2，于是可以得到aB=7.5m/s2

综上所述，许多貌似繁难的摩擦力问题，就迎刃而解了.在高中物理教学中，摩擦力这一内容既是重点，又是难点，同时也是高考的热点.希望引起大家的关注.

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1008-0333(2017)10-0075-01