例谈静摩擦力方向的判断

姚杭洲

摘 要 在高中物理新人教版教材必修一第三单元《力》中主要学习几种常见的力，重力、弹力、摩擦力，摩擦力最为复杂，尤其是静摩擦力的方向。对于刚入学高一新生来说，在学习这部分内容时，更感到困或。在教材中关于静摩擦力是这样描述的“两物体没有相对运动但有相对运动趋势，静摩擦力总是阻碍物体的相对运动趋势、方向与相对运动趋势的方向相反、与接触面相切”。学生理解起来相当困难。笔者从理解静摩擦力的本质阻碍物理相对运动趋势出发，并通过典型实例解析抛砖引玉，突破判断摩擦力的方向这一教学难点。

关键词 静摩擦力方向；相对运动趋势

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）24-0240-01

首先理解“运动”、“相对运动趋势”这二个概念。“运动”是指所研究的物理相对地面位置发生了变化，一般是以地面为参考系的。“相对运动趋势”是指所研究的物体相对与它接触的另一物体位置没有发生变化、相对静止但有发生相对运动这种倾向！

图1

静摩擦力的方向判断方法如下：

方法一：直接法

例如图1，水平地面人用力向前推箱子没有推动。

解析：研究的物体是箱子，与它接触的另一物体是是地面。首先找箱子相对地面相对运动趋势的方向，这里的方法是假设地面是光滑的，那么箱子相对地面必然向前运动，这就说明箱子相对地面有向前运动的的趋势，静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。所以静摩擦力的方向是向后的。

方法二：力的平衡法

例如图2，一斜面静止在水平地面上，物块静止在斜面上。判断物块受摩擦力的方向。

图2

解析：对物块受力分析：首先可以确定物块受到重力竖直向下，斜面对物块的支持力垂直斜面斜向上，而物块处于力的平衡状态，所以物块受到静摩擦力必然沿斜面向上。

方法三：假设法

例如图3，一斜面静止在水平地面上，物块静止在斜面上。判断地面对斜面有无摩擦力，如果有说明方向。

图3

解析：首先把物块和斜面看成一个整体。假设地面对斜面有水平向右的静摩擦力则由于整体只受到水平向右静摩擦力一个力，无法保持静止，所以说明假设不成立，即不受静摩擦力！

方法四：牛頓第三定律法

例如图2，一斜面静止在水平地面上，物块静止在斜面上。判断斜面受到的静摩擦力的方向。

解析：前面已经分析出物块受到斜面静摩擦力的方向沿斜面向上，那么根据牛顿第三定律作用力与反作用力大小相等方向相反，所以斜面受到物块对它施加的静摩擦力方向沿斜面向下。

方法五：牛顿第二定律法

图4

例如图4，传送带以2m/s?的加速度斜向下匀加速传递2kg的物品，传送带不打滑，求静摩擦力。

解析：规定沿传送带向下为正方向，对物块受力分析，假设静摩擦了沿传送带向下。由牛顿第二定律：mgsin30°+f =ma

代入数据得f=-6N

即：静摩擦力的大小为6N，方向沿传送带向上。

参考文献：

[1]秦贵晨.关于静摩擦力方向的判断[J].学周刊，2014（07）.