如何分析物体所受的摩擦力

如何分析物体所受的摩擦力

魏小平

(岷县二中，甘肃岷县748400)

[摘要] 分析物体所受的摩擦力是解决力学问题的关键之一，分析物体所受摩擦力的正确与否，对解决力学问题至关重要。

[关键词] 摩擦力；条件；分类；静摩擦力；滑动摩擦力

高中物理学当中，分析物体所受的摩擦力是解决力学问题的关键之一，物体是否受到摩擦力，是物体受力分析中不可缺少的一个因素；分析物体所受的摩擦力的正确与否，对解决力学问题至关重要。因此要正确把握分析物体所受的摩擦力。

一、摩擦力产生的条件，相互接触的物体间存在弹力且具有相互运动的趋势

（1）两物体间存在弹力是产生摩擦力必要前提

（2）接触面“光滑”是指不存在摩擦，两接触面粗糙不一定存在摩擦力，要看它们间是否存在弹力，存在相对运动或相对运动的趋势。

二、摩擦力的分类：摩擦力可分为、静摩擦力、滚动摩擦力（暂不研究）

三、物体静止时受到的摩擦力

静摩擦力的方向与物体相对运动的趋势的方向相反。静止的物体是否受到摩擦力，一看物体之间是否存在弹力，二看物体之间是否具有相对运动的趋势。若具备弹力或相对运动的趋势，则物体之间具有静摩擦力。（以下研究物体，接触面不光滑）

例1

静摩擦力分析；

A物体：A与B物体之间具有弹力存在，A物体在F作用下具有F方向运动的趋势，必有B物体对A物体与F相反方向的静摩擦力存在f BA，图示：

B物体：B物体具备了静摩擦力存在的条件：1.受到A物体对B物体的静摩擦力f AB，它与f BA方向相反。2.B物体在f AB作用下具有此方向运动的趋势，必受到地面对它的静摩擦力f地，f地与f AB方向相反。图示：

静摩擦力分析：

A物体：A与B之间虽有弹力存在，但没有相对运动的趋势，故A不受静摩擦力的作用。

B物体：B与C之间具有弹力，且物体B具有向左运动的趋势，必受C物体对B 物体向右的静摩擦力f CB，图示：

A

B

C 物体：物体C 受到B 物体对它的静摩擦力f BC 。由于f BC >F ，则C 物体具有向左

运动的趋势，必受地面对它的静摩擦力f 地C ，方向向右。图示：

综上两例所述，静止的物体是否受到静摩擦力，既要考虑物体之间是否具有弹力，又要研究物体之间是否有相对运动的趋势，这是判定是否产生静摩擦力的两个条件，在解决实际问题中要正确把握。 四、运动物体受到的摩擦力

运动物体可分为匀速运动与非匀速运动。

1、 匀速运动：匀速运动过程中所研究

的摩擦力为滑动摩擦力。

例

3

滑动摩擦力分析： A 物体：A 与B 之间虽存在弹力，但A 与B

之间无相对运动，故A 不受滑动摩擦力作用。

B 物体：B 物体与地面之间具有弹力，与地面有相对运动，故B 物体必受地面对它的滑动摩擦力。

综上例所述，做匀速运动的物体所受的滑动摩擦力，一要分析物体间是否存在弹力，二要讨论物体间是否发生了相对运动；两个条件缺一不可。

2.非匀速运动：非匀速运动中的物体所受摩擦力变化复杂，分三种情况考虑。①物体发生相对运动

例4

滑动摩擦力分析：

A 物体：由于V 2>V 1，故V 2-V 1>0，则

B 物体对A 物体具有超前之意；B 物体具有超前之意，A 物体相应滞后，A 、B 之间具有弹力，则A 物体必受到B 物体向右的滑动摩擦力。图示：

B 物体：受到A 物体对B 物体向左的滑动摩擦力f AB ，同时物体与地面之间具备了产生滑动摩擦力的条件，必受地面对B 物体向左的滑动摩擦力，f 地B 方向向左。图示。

从上例可知，两接触物体之间相对速度不等于零，则必有滑动摩擦力存在，方向如何，应根据具体问题具体分析。

②物体从静止向运动转变时的摩擦力。 例 5 如图所示，水平的传送带匀速转动时，在传送带A 端，无初速地放一个质量为m 的物体，它与传送带之间的滑动摩擦力因数为V ，分析物体m 的摩擦力。

（A B 以后匀速运动） B

分析：对物体m，刚放入匀速转动的皮带上时，受到皮带对它向运动方向的滑动摩擦力。由于物体m在f作用下，从静止开始，作匀加速运动，再皮带上加速到与皮带速度V相等时，物体m相对于皮带静止，滑动摩擦力消失，此时物体m做以V的匀速直线运动。可见，滑动摩擦力有无的动态变化，要根据具体问题具体分析。

③物体从匀速运动向静止转变时的摩擦力。

例6 水平传送带的物体m与传送带一起匀速运动，传送带突然停止，物体在传送带上所受摩擦力。

分析：传送带与物体匀速运动时，无相对运动，物体m不受摩擦力作用，当传送带突然停止，物体m仍向左运动，此时物体m 必受到向右的滑动摩擦力。图示：

总之，正确把握分析物体是否受到摩擦力的方法是十分必要的。熟练掌握产生摩擦力的条件非常重要，善于研究问题，勤于思考，及时总结才能“胸有成竹”的正确解决有关摩擦力分析的问题，提高解决力学问题的能力。