摩擦力方向的判断方法探究

王卉己

【摘要】判断摩擦力的方向是初中物理常见问题，摩擦力的方向受物体的状态、受力情况所影响.对于一些较为复杂的受力问题，需要采用一定的判断方法.本文结合实例深入解读概念法、假设法、二力平衡法的使用思路，与读者交流.

【关键词】初中物理；摩擦力；二力平衡

準确判断摩擦力方向是物体受力分析的基础，也是初中物理的重要知识点.摩擦力可分为静摩擦力和动摩擦力两种，对其方向判断有三种方法，包括结合概念判断、运动假设判断、二力平衡性质判断，下面具体探究.

1 概念判断

利用摩擦力的概念来判断摩擦力的方向是较为重要的方法，根据概念可知摩擦力的方向与相对运动（趋势）的方向相反，据此可以直接判断其方向.解题时分三步进行：第一步，明确受力物体和施力物体；第二步，确定受力物体对于施力物体的相对运动（趋势）方向；第三步，根据概念确定摩擦力的方向.

例1 如图1所示，物体A放置在粗糙的斜面上，其重为G，保持静止的状态.如果对物体施加一个方向始终沿斜面向上的变力F，力的大小从零开始逐渐增大.物体的状态从静止逐渐转变到沿斜面向上运动的整个过程中，下面关于物体受到的摩擦力的方向判断正确的是（  ）

（A）先沿斜面向上，后沿斜面向下.

（B）先沿斜面向下，后沿斜面向上.

（C）始终沿斜面向上.

（D）始终沿斜面向下.

解析 本题目判断物体所受摩擦力的方向，分析时可以结合摩擦力的概念，由概念可知摩擦力的方向始终相对于运动（趋势）的方向是相反的，可根据该信息来作出判断，具体如下.

刚开始，物体在斜面上静止，则物体相对斜面有向下的运动趋势，可判断其静摩擦力方向为沿斜面向上；

后续拉力F增大，物体将沿斜面向上运动，此时可知为滑动摩擦力，其方向沿斜面向下；

综上可知，摩擦力的方向为：先沿斜面向上，后沿斜面向下.只有（A）符合题意.

评析 上述分析判断斜面上物体的摩擦力方向，解析时把握两个过程：一是物体静止在斜面上；二是物体沿斜面向上运动.后续结合摩擦力的概念来判断方向，对于其概念需要把握两点：一是明确施力物体和受力物体，二是与运动方向或趋势相反.

2 运动假设判断

通过运动假设也可判断摩擦力的方向，该方法适用于相对静止物体所受的静摩擦力方向问题.判断时分三步：第一步，假设接触面光滑，不受摩擦力；第二步，确定研究对象与参照物之间会出现相对运动的情况；第三步，根据物体之间的相对运动，确定相对运动趋势，最终判断静摩擦力的方向.

例2 如图2所示，消防员正在进行徒手爬杆训练．选项说法正确的是（  ）

（A）向下滑动时，增加手的握力会增大手对杆的摩擦力.

（B）向上滑动时，手受到的摩擦力方向向下.

（C）静止在杆上时，增加手的握力会增大手对杆的摩擦力.

（D）静止在杆上时，手受到的摩擦力方向向下.

解析 本题目需要分析消防员在滑动过程中摩擦力的方向，以及影响摩擦力的因素.判断摩擦力的方向时可以采用运动假设判断法.

（A）选项，滑动摩擦力的大小与两因素相关：压力、接触面的粗糙程度.向下滑动时，增加手的握力可使压力增大，故摩擦力会增大，符合题意.

（B）选项，消防员向上滑动，假设突然不受摩擦力，则人在重力作用下向下运动.从而判断出受到的摩擦力方向向上，不符合题意.

（C）选项，静止在杆上时，静摩擦力的大小与重力相等，因此增加手的握力不会增大手对杆的摩擦力，不符合题意.

（D）选项，消防员静止在杆上时，假设突然不受摩擦力，则人在重力的作用下会向下运动，故可推知消防员受到的摩擦力方向向上，不符合题意.

综上可知，答案为（A）.

评析 上述分析消防员在杆上运动时所受摩擦力的方向时，采用了运动假设法，即假设消防员突然不受摩擦力作用，分析消防员的运动状态，进而确定其受摩擦力的方向.运动假设分析时，需要注意两点：一是假设合理，去除物体所受的力，可以是自身重力，也可以是外力；二是分析时准确判断其状态变化.

3 二力平衡性质判断

利用二力平衡性质也可判断摩擦力的方向.核心知识为：平衡力一定为大小相等，方向相反，作用在同一直线、同一物体上.解析时可对物体进行受力分析，再结合二力平衡判断摩擦力方向.

例3 中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一.小华同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防止打滑，他用较重的镇纸压住白纸，向右匀速行笔书写“一”字的过程中，下列说法正确的是（  ）

（A）毛笔的毫毛向左弯曲，所以毛笔受到向左方向的摩擦力.

（B）手对毛笔水平方向作用力小于毛笔受到的摩擦力.

（C）白纸只受到向右方向的摩擦力.

（D）若没有镇纸，白纸可能向左移动.

解析 本题目判断写书法过程中的受力情况，对于其中的摩擦力判断，可以利用二力平衡的性质.

（A）选项，力可使物体发生形变，由于毛笔的毫毛向左弯曲，所以毛笔受到的纸对毛笔的摩擦力向左，符合题意.

（B）选项，向右匀速行笔时，毛笔处于平衡状态，此时受手对毛笔向右的作用力和纸对毛笔向左的摩擦力，分析可确定二力平衡.结合相关性质可推知：两个力的大小相等，方向相反，同时作用在同一直线上，故不符合题意.

（C）选项，白纸处于静止状态，水平方向上受平衡力作用，因毛笔相对于白纸向右运动，毛笔对纸的摩擦力向右，纸相对于桌面和镇纸有向右运动的趋势，故受到桌面和镇纸对它向左的摩擦力，显然不符合题意.

（D）选项，毛笔相对于白纸向右运动，毛笔对纸的摩擦力向右，纸相对于桌面和镇纸有向右运动的趋势，若没有镇纸时因压力减小，最大静摩擦力会减小，白纸会向右运动，不符合题意.

综上可知，答案为（A）.

评析 上述探究写书法过程中的受力情况.其中判断纸对毛笔的摩擦力方向时，借用了二力平衡的性质，即构成平衡力的一对力，大小相等、方向相反.利用平衡力的性质判断时，需要关注两点：一是准确判断两力为平衡力；二是确定其中一个平衡力的方向.

4 结语

摩擦力方向的三种判断方法中，概念法是基于摩擦力概念所生成的一种方法，理解摩擦力的定义是关键；运动假设法则是特殊的逻辑分析法，是基于“假设－推理”的思维方法；而二力平衡性质法是基于平衡思想所构建的解析方法，掌握平衡力的特点是解析的重点.探究学习时要注意总结方法步骤，结合问题情形灵活使用.