摘要：討論靜摩擦力與滑動摩擦力的方向與作用效果的各種不同情況，從而總結出其中的一些規(guī)律特點。

關鍵詞：摩擦力；相對運動；相對運動趨勢；動力；阻力

摩擦是一種常見的現(xiàn)象。學生在初中的學習中已有涉及。兩個互相接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。關于摩擦力方向的相對性，能準確判斷的關鍵就是以找準參考系為切入點。下面對幾種典型的情況進行分析歸類。

一、滑動摩擦力的方向與作用效果

1.滑動摩擦力阻礙物體的運動

如圖1，一物體在粗糙水平面上向左做直線運動，且受到向右的外力F的作用。在這個問題中，分析摩擦力方向時，很多同學會主觀認為：物體受到向右的外力F作用，故摩擦力方向必定向左，與F反向。這種想法是錯誤的，他們對“與相對運動方向”相反的理解存在誤區(qū)。在此模型中，摩擦力是產生于物體和水平面間的，故以水平面為參考系時，物體是向左運動的，受到水平面對其的摩擦力方向應該向右，與是否有外力F或者外力F的方向均無關。此時，摩擦力的方向與物體的運動方向相反，阻礙物體運動，充當阻力的角色。

2.滑動摩擦力推動物體的運動

如圖2，傳送帶以速度v0順時針轉動，物塊輕輕放上傳送帶的A端，隨傳送帶運動到B端（假設傳送帶足夠長）。在這個物理模型中，物塊輕輕放上傳送帶，故初速度為0。傳送帶有向右的速度，物塊相對于傳送帶向左運動，根據(jù)滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反可知，物塊受到傳送帶對其向右的滑動摩擦力，如圖3。在這個向右的滑動摩擦力作用下，物塊開始做勻加速直線運動。

在此過程中，滑動摩擦力的方向與物體的運動方向相同，摩擦力作為動力，使物體加速。

當物塊的速度達到傳送帶的速度v0后，物塊和傳送帶之間此時相對靜止，所以它們彼此之間沒有摩擦力，物塊接下去以速度 做勻速直線運動。

我們還可以將思維發(fā)散出去，根據(jù)滑動摩擦力方向與相對運動方向相反來判斷以下幾種情況。

（1）若物塊放上傳送帶有初速度v1，且向右，則我們要分情況討論。

①若v1

②若v1=v0，物塊和傳送帶之間保持相對靜止，物塊不受摩擦力，做勻速直線運動。

③若v1>v0，物塊相對于傳送帶向右運動，則物塊所受滑動摩擦力方向與v1相反，向左，使物體減速，摩擦力是阻力；當物塊速度減至v0后做勻速直線運動。

（2）若物塊放上傳送帶有初速度v1，且向左，物塊所受摩擦力方向向右，物塊先做勻減速直線運動，至速度為0后，向右開始做勻加速直線運動，至速度為v0后做勻速直線運動。

總體而言，分析判斷滑動摩擦力的方向要以與之相接觸且產生摩擦力的物體為參考系去研究，抓住“與物體相對運動方向相反”這個點入手。

二、靜摩擦力的方向與作用效果

1.從靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反來研究

如圖4，物體A和B疊放在光滑水平面上，物體B受到向右的恒定外力F的作用，使A和B一起運動起來，此時我們來分析A與B之間靜摩擦力的方向。物體B受到外力F的作用，相對物體A有向右運動的趨勢，根據(jù)靜摩擦力與物體的相對運動趨勢方向相反可判定，物體B受到的A對其的靜摩擦力的方向向左，阻礙物體的運動，是阻力。反之，物體A相對于B有向左運動的趨勢，A受到的B對其的靜摩擦力的方向向右，使物體A相對于地面運動起來，是動力。

但是也并非所有情況都可以用“與相對運動趨勢方向相反”來輕易推導，有時畢竟趨勢是很難分析的。這時我們不妨從物體的運動狀態(tài)入手，結合牛頓第二定律或許會有收獲。

2.從物體的運動狀態(tài)來研究靜摩擦力的方向

如圖5，質量為m的物體放置在傾角為θ的粗糙斜面上，且在沿斜面向上的外力F的作用下始終保持靜止狀態(tài)，試分析，當F從0開始逐漸增大的過程中，物體所受靜摩擦力的方向。

這時如果我們還是按照與相對運動趨勢方向相反的思路去考慮的話，可能一下子很難講清楚。

我們嘗試換個角度，從物體所處的狀態(tài)“靜止”出發(fā)去研究。既然靜止，平衡狀態(tài)下，物體所受的合外力為0。所以，對物體進行受力分析，此時我們會發(fā)現(xiàn)，需要分情況討論。

（1）若0≤F

（2）若F=mg·sinθ，則靜摩擦力f=0。

（3）若mg·sinθ

若是轉動的問題呢？

如圖8，一物塊A放在轉盤表面隨轉盤一起做勻速圓周運動。如果按照定義“與相對運動趨勢方向相反”來分析摩擦力的方向可能稍有難度。這時我們不妨從勻速圓周運動的物體受力特點著手，或許可以更容易理解。對此時的物塊A進行受力分析，如圖9。

物塊隨轉盤一起做勻速圓周運動。在豎直方向上，物塊的運動狀態(tài)沒有發(fā)生改變。重力與支持力平衡，即N=mg，做勻速圓周運動的物體合力全部用來提供向心力。故對于物塊A而言，只有水平面內轉盤對其的靜摩擦力完全用來提供向心力，靜摩擦力的方向指向轉動的圓心，與物塊的線速度方向垂直。如圖10（俯視圖）。根據(jù)靜摩擦力方向的定義，我們可以反過來推導出物塊有相對于轉盤沿中心連線向外運動的趨勢。若此時增大轉盤的轉速，使最大靜摩擦力不足以提供向心力，那么物塊A將做離心運動。

在這個問題中，靜摩擦力是全部用來提供向心力的，從作用效果的角度上來說，靜摩擦力是用來改變速度方向的，不改變速度的大小。

以上是關于摩擦力方向的幾種特殊情況的簡單分析。我們在平時教學的過程中，應著力培養(yǎng)學生解決此類問題的基本能力。當然此文僅對一些常見的問題進行了討論，該問題的其他類型和分析方法也應當予以重視。

（作者單位 江蘇省蘇州中學園區(qū)校）