龔財(cái)

【摘要】摩擦力作為高一物理教學(xué)的重要部分，是指作為物體接觸面間阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，在日常生活中無(wú)處不在，是理解更復(fù)雜物理現(xiàn)象的基礎(chǔ).本文基于核心素養(yǎng)的指引，分別呈現(xiàn)摩擦力產(chǎn)生的條件、靜摩擦力、判斷滑動(dòng)摩擦力方向、動(dòng)摩擦因數(shù)問題、滑動(dòng)摩擦力與拉力5種題型，希望對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；摩擦力；解題策略

1 摩擦力產(chǎn)生的條件

例1 兩個(gè)物體相互接觸，在它們的接觸面間，下列說法正確的是（? ）

（A）有摩擦力一定有彈力.

（B）有彈力一定有摩擦力.

（C）彈力越大，摩擦力一定越大.

（D）摩擦力越大，彈力一定越大.

解析

彈力是由于物體之間的彈性形變而產(chǎn)生的力，即當(dāng)兩個(gè)物體相互擠壓或拉伸時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生恢復(fù)原狀的力，即彈力.而摩擦力的產(chǎn)生并不是單純依賴于彈力的存在，而更多與接觸面的粗糙度以及是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)有關(guān).因?yàn)槟Σ亮Υ嬖谝髢晌矬w接觸且存在彈性形變，（A） 正確.而即使存在彈力，如果接觸面光滑也可能沒有摩擦力，（B） 錯(cuò)誤.彈力與摩擦力大小并沒有直接的、固定的量化關(guān)系，因?yàn)槟Σ亮Φ拇笮∵€受到其他因素（如接觸面的粗糙程度、是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)等）的影響，故（C） 和（D） 錯(cuò)誤.

2 靜摩擦力的概念

例2 下列關(guān)于靜摩擦力的說法正確的是（? ）

（A）只有靜止的物體才受靜摩擦力的作用.

（B）靜摩擦力等于阻力.

（C）兩個(gè)物體間的靜摩擦力為定值.

（D）靜摩擦力的方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反.

解析

靜摩擦力是物體在接觸面上相對(duì)靜止時(shí)所受到的一種力，以阻止物體滑動(dòng)為主要特征.靜摩擦力作用于試圖相對(duì)滑動(dòng)但尚未開始相對(duì)滑動(dòng)的物體.即使物體本身不是完全靜止的（它可能是在另一個(gè)正在移動(dòng)的物體上），只要它們之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，靜摩擦力就可能存在，故（A）選項(xiàng)錯(cuò)誤.靜摩擦力特指接觸面之間阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，故（B）選項(xiàng)錯(cuò)誤.靜摩擦力并不是一個(gè)固定的值，它有一個(gè)最大值，且取決于兩個(gè)表面的性質(zhì)和它們之間的正壓力.靜摩擦力會(huì)根據(jù)外力的大小而改變，但不會(huì)超過這個(gè)最大值，故（C）選項(xiàng)錯(cuò)誤.靜摩擦力的方向總是與試圖使物體相對(duì)移動(dòng)的外力的方向相反，從而阻礙兩個(gè)物體之間的相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，故（D）選項(xiàng)正確.

3 判斷滑動(dòng)摩擦力方向

例3 如圖1所示，物體A在光滑的水平面上以速度v1向右運(yùn)動(dòng)，物體B在物體A的粗糙上表面以v2的速度向右運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是（? ）

（A）若v1=v2，A，B之間無(wú)摩擦力.

（B）若v1=v2，A受到了B所施加的向右的摩擦力.

（C）若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑動(dòng)摩擦力.

（D）若v1

解析

若v1=v2，物體A，B相對(duì)于地面以相同速度向右運(yùn)動(dòng)，且兩者之間沒有相對(duì)速度，即二者之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，故（A）正確、（B）錯(cuò)誤.若v1>v2，B相對(duì)于A而言向左滑動(dòng)，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的方向總是與相對(duì)滑動(dòng)的方向相反的原則，B會(huì)對(duì)A施加一個(gè)向左的滑動(dòng)摩擦力，而非向右，故（C）錯(cuò)誤.若v1

4 動(dòng)摩擦因數(shù)問題

例4 如圖2所示，質(zhì)量為m的物體A與豎直墻壁接觸，受到水平壓力F作用時(shí)能保持沿墻面勻速下滑，若物體A與墻面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那以下選項(xiàng)中正確的是（ ?）

（A）F＜mg.?? （B）F＞mg.

（C）F=mg. （D）無(wú)法確定.

解析

由于物體A沿著豎直墻壁勻速下滑，可以推斷出物體A在豎直方向上的受力處于平衡狀態(tài).在這個(gè)方向上，物體A主要受到兩個(gè)力的作用：重力mg（向下）和墻面對(duì)物體A的摩擦力（向上）.由于物體是勻速下滑的，這意味著重力mg和摩擦力大小相等，方向相反.可知μF=mg.因μ＜1，故F＞mg，因此（B）選項(xiàng)正確.

5 滑動(dòng)摩擦力與拉力

例5 將一張A4紙夾在英漢字典內(nèi)，英漢字典的質(zhì)量為1.2kg，共902頁(yè)，A4紙夾在第600頁(yè)與601頁(yè)之間，已知A4紙與書內(nèi)紙張之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，重力加速度g取 10m/s2，要把A4紙從書中拉出，拉力至少應(yīng)為（? ）

（A）6.4N. （B）3.2N.

（C）9.6N. （D）4.8N.

解析

英漢字典共有902頁(yè)，因此當(dāng)A4紙夾在第600頁(yè)和601頁(yè)之間時(shí)，意味著有600頁(yè)的紙張對(duì)A4紙產(chǎn)生壓力.由于字典的總質(zhì)量為1.2kg，我們可以根據(jù)頁(yè)數(shù)比例來(lái)計(jì)算壓在A4紙上的字典部分的質(zhì)量，即m=600902×1.2kg=0.8kg.這部分質(zhì)量造成的重力即為壓力N，根據(jù)g=10m/s2，可知N=G=mg=0.8×10N=8N.因?yàn)锳4紙同時(shí)與上下兩部分紙張接觸，所以兩面的摩擦力都需要考慮.每一面產(chǎn)生的摩擦力為f，總摩擦力即為兩倍單面摩擦力，即從英漢字典中拉出一張A4紙所需的最小拉力f=2μN(yùn)=6.4N，故選（A）.