摩擦力的方向判定方法

认识摩擦力

在我们日常生活中，摩擦力是一种常见的现象，拿在手中的毛笔、筷子不会滑落，就是摩擦力作用的结果。皮带运输机是靠货物与传送皮带之间的静摩擦力，把货物送往别的地方。行驶的汽车遇到情况采取措施急刹车，也是靠摩擦力的作用。一、摩擦力产生的条件 1、摩擦力产生的条件：①两物体接触;②接触面粗糙;③两物体相互挤压(即两物体间存在弹力);④两物体有相对运动或相对运动的趋势。 2、如何判...更多

一、摩擦力的相关知识

要想研究摩擦力的方向问题，必须对摩擦力的相关问题有全面的了解和系统的认识。首先，要知道摩擦力识如何产生的;其次，对摩擦力的分类进行掌握;进而，才能了解摩擦力的方向以及如何正确的判断其方向。

1、摩擦力的产生

摩擦力的产生原因是，存在两个物体而且之间有所接触，并在接触过程中产生挤压;两个物体的表面粗糙;两个物体之间存在相对运动或者存在具有相对运动的趋势。摩擦力的产生需要满足上述三个条件，并且这三个条件是产生摩擦力的充分必要条件，这三个条件缺一不可，而且三者之间还相互制约。但是这三个条件是摩擦力产生的宏观条件，关于摩擦力产生的具体的微观机理、以及性质，在物理学术界依然存在争论，还需要更细致更深入的研究。

2、摩擦力的分类

在物理学中，依据物体运动所产生的效果不同，将摩擦力进行了分类：一种是滑动摩擦力，一种是静摩擦力，一种是滚动摩擦。

滑动摩擦力就是指当两个物体之间产生相对滑动运动时而形成的阻碍它们相对运动的力，物理学中称这种力为滑动摩擦力。滑动摩擦力的公式是f=μFN(其中，μ代表的是物体的性质、干湿程度及粗糙程度等相关因数有关的因数，FN代表的是两个物体在接触面上产生的法向正压力)，滑动摩擦力和两个物体之间的相对运动速度是没有关系的，就是说无论相对运动速度在数值上有什么变化，滑动摩擦力的大小也不会发生不变。滑动摩擦力的大小同两个物体之间的接触面积数值也没有关系，就是接触面积的大小对摩擦力的计算也没有影响。

静摩擦力就是指在两个物体之间存在相对运动的运动趋势时所产生的一种阻碍其相对运动的力，静摩擦力可以是一种被动力也可以是一种主动力。静摩擦力容易让人误以为是只有物体处于静止状态时才会产生静摩擦力，但实际情况是当两个物体发生匀速运动或者是产生变速运动时依然会产生静摩擦力。比如：两个木块被叠放在一起，当两者受到同一种外力作用，并且沿着固定斜面用同样的速度匀速滑动的两个木块之间所生成的摩擦力就是静摩擦力。如果两个木块用同样的加速度一同沿着斜面进行向上的运动时，两个木块之间依然保持着相对静止状态，产生的依然是静摩擦力。

滚动摩擦力就是指一种相对主动的力，这种摩擦力的产生是当一个物体在其它物体的表面进行滚动，并且在滚动时产生了一种阻碍两个物体进行相对运动的力，我们也可以认为滚动摩擦力是静摩擦力的一种变形，通常在相同正压力的情况下，滚动摩擦力的大小是滑动摩擦力的1/6-1/8。

二、摩擦力有无的判断

物体到底受不受摩擦力，要根据摩擦力产生的条件来判断，摩擦力产生的条件有以下几点：

①物体要相互接触，并相互挤压(即相互间有弹力产生);

②接触面不光滑;

③物体间要有相对运动或相对运动趋势。

只有同时具备以上三个条件的物体，才会受到摩擦力的作用，只具备一个或两个条件，物体都不可能受到摩擦力的作用。

物体与竖直墙壁相接触（如上图），并在竖直方向力F的作用下匀速上升，这时的物体就不会受到摩擦力的作用，虽然满足第二和第三两个条件，但不完全满足第一个条件，物体与竖直墙壁之间没有相互挤压，即物体与竖直墙壁之间没有弹力，所以物体不会受到摩擦力的作用。

物体处于光滑的水平面上（如上图），在水平力F的作用下，沿水平面向右加速运动，这时物体也不受到摩擦力的作用，因它不满足第2个条件。

物体处于斜面上（如上图），受到绳沿斜面向上的拉力而处于静止状态，这时物体也不受摩擦力作用，虽然满足第一、第二两个条件，但不满足第三个条件，没有相对运动或相对运动趋势。

三、摩擦力方向的判定方法

关于摩擦力产生的情况各有不同，因此在对摩擦力的方向进行判断时，可以通过不同的方法。

1、根据定义法

根据定义法对摩擦力的方向进行判断是相对来说比较简单而且直观的判定方法。依据摩擦力的定义我们可以知道，摩擦力的方向就是两个物体中，以一个物体为参照，与它进行相对运动的或者是与其发生相对运动趋势的物体的相反方向就是摩擦力方向，依据定义法我们可以通过分析物体所受到的外在作用力的状况对摩擦力的方向进行判定。

2、运用平衡法

运用平衡法对摩擦力的方向进行判定，这种方法主要讨论的是两个物体处于平衡条件下，并且每个物体的受力需要符合平衡条件。从而我们具体研究和分析物体可能出现的受力情况，规避并除去与平衡原理有出入或相背离的情况，进而对摩擦力的方向进行确定。

3、根据力的作用效果进行判断

在物理学的教科书上，对摩擦力方向的定义指出，摩擦力方向是与两个物体之间产生的相对运动或者两个物体之间产生的相对运动趋势的方向相反。对摩擦力方向用定义法比较简单，但是在实际运用中，还是存在问题。但是运用力的效果来判断摩擦力的方向要实用很多。例如：将一个物体放置在一个水平运动的圆盘上，物体随着圆盘一起进行逆时针的转动，求物体所受到的摩擦力方向。在解决这个问题中，可以运用力的作用效果进行判断。考虑到物体进行圆周运动，会受到向心力的作用，而此时的向心力就是由摩擦力提供的。