□鄭　麗

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立足力的平衡，讓摩擦力“無處遁形”

□鄭麗

摩擦力是一種十分常見的力，無論物體處于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，一般都要受到摩擦力的作用.那么，摩擦力的大小和方向又該如何作出判斷呢？解決這類問題的基本方法就是從力的平衡的角度出發(fā)，根據(jù)二力平衡的條件來展開分析.

一、單個(gè)物體上摩擦力的分析

例1如圖1（甲）所示，物體甲重30N，被50N的水平壓力F甲壓在豎直墻壁上保持靜止；如圖1（乙）所示，物體乙重60N，在40N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面勻速向右運(yùn)動(dòng).則物體甲受到的摩擦力f甲=______；物體乙受到的摩擦力f乙= ______.

圖1

解析：（1）甲物體受力分析如圖2（甲）.

圖2

∵甲保持靜止，處于平衡狀態(tài)，

∴G甲與f甲是一對(duì)平衡力，

故f甲=G甲=30N（方向豎直向上）.

（2）乙物體受力分析如圖2（乙）.

∵乙勻速向右運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，

∴f乙與F乙是一對(duì)平衡力，

故f乙=F乙=40N（方向水平向左）.

答案：30；40

點(diǎn)評(píng)：以上對(duì)甲、乙物體進(jìn)行受力分析，分析出它們?cè)谒椒较蚝拓Q直方向上的受力情況，由于這里只要求確定摩擦力的大小，就只關(guān)注了與摩擦力構(gòu)成平衡的另一個(gè)力，其實(shí)每個(gè)物體都受兩對(duì)平衡力作用.同類問題還會(huì)出現(xiàn)在筷子提米、爬竿、手握物體等事例中的摩擦力分析.

二、牽連體中某個(gè)物體上所受摩擦力的分析

例2如圖3所示，小華將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端鉤住長方體木塊A，木塊下面是一長木板，實(shí)驗(yàn)時(shí)拉著長木板沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)即可測(cè)出木塊A所受摩擦力大小.在木板運(yùn)動(dòng)的過程中，以下說法正確的是（）.

A.木塊A受到的是靜摩擦力

B.木塊A相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的

C.拉動(dòng)速度變大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大

D.木塊A所受摩擦力的方向向左

圖3

解析：由于長木板在向左運(yùn)動(dòng)，所以不能確定長木板一定是平衡狀態(tài)，只能確定它會(huì)受到地面和A物體對(duì)它向右的滑動(dòng)摩擦力.根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系，則A物體受到長木板對(duì)A向左的滑動(dòng)摩擦力fA.又因?yàn)锳物體相對(duì)地面靜止（平衡狀態(tài)），所以對(duì)A物體而言fA=F測(cè)（即為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)）.

答案：D

點(diǎn)評(píng)：摩擦力在生活中的應(yīng)用除了滑動(dòng)摩擦力以外，還涉及到靜摩擦力或滾動(dòng)摩擦力，特別是對(duì)靜摩擦力的分析往往會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力的大小造成干擾.因此要全面了解摩擦力，還要學(xué)會(huì)識(shí)別摩擦力的種類，排除某些慣性思維.

三、平衡陷阱下摩擦力的分析

例3一個(gè)箱子重為100N，放在水平面上，受到6N的水平推力，箱子未動(dòng)，這時(shí)箱子受到摩擦力應(yīng)_____（填“大于”“等于”或“小于”）6N.當(dāng)水平推力增大到10N時(shí)，箱子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)水平推力增大到20N時(shí)，箱子受到的摩擦力為_______N.

解析：當(dāng)箱子未動(dòng)時(shí)，根據(jù)力的平衡，摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，所以它們大小相等.當(dāng)推力增大到10N時(shí)，箱子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，可判斷此時(shí)滑動(dòng)摩擦力的大小為10N.當(dāng)推力增大到20N時(shí)，物體不再處于平衡狀態(tài)，因此不能用力的平衡來解答.這時(shí)根據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素來考慮，由于壓力不變，接觸面的粗糙程度沒變，因此摩擦力還是10N.

答案：等于10

例4如圖4所示，當(dāng)右端掛5N的物體A時(shí)，物體B在平面桌上恰好能向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若現(xiàn)在要使物體B向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)對(duì)物體B施加的力為（）.

圖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：物體B水平向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在水平方向上受到物體A對(duì)其施加的水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用，且此時(shí)摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力，所以摩擦力大小與向右的拉力大小相等為5N.物體B水平向左和水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力不變，接觸面粗糙程度不變，它受到的摩擦力大小不變，所以當(dāng)它水平向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到水平向右的摩擦力也是5N.當(dāng)物體B水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右大小為5N的拉力、水平向右大小為5N的摩擦力，此時(shí)滿足三力平衡，所以水平向左的拉力大小為5N+5N=10N.

答案：C

點(diǎn)評(píng)：在力學(xué)系統(tǒng)里，慣性參照系內(nèi)，如果物體受到幾個(gè)力的作用，仍保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)，或繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，都叫做物體處于平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱“物體的平衡”.使物體處于平衡狀態(tài)的力，我們稱之為平衡力，初中階段主要要掌握二力平衡.我們常以此來判斷摩擦力的大小和方向.

力的求解離不開物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，摩擦力亦然.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的內(nèi)因就是物體受力平衡與否，我們只有讓力的平衡與摩擦力“常相隨”，才能找到求解摩擦力的突破口.