“四步法”判断摩擦力方向

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1、“四步法”判断摩擦力方向福建省晋江市侨声中学杨光福362271在重力、弹力、摩擦力等常见的力中，最为复杂的就是摩擦力。本文从教材中摩擦力方向的说明出发，通过正面剖析说明，提出“四步法”判断摩擦力方向的方法，再通过典型实例解析，深入理解摩擦力阻碍相对运动的本质，试图突破摩擦力方向判断这一教学难点。一、摩擦力方向的说明对摩擦力方向，众多教材中作如下说明：1、滑动摩擦力的方向：跟接触面相切，并且跟物体的相对运动方向相反。2、静摩擦力的方向：跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。二、对“相对”二

2、字的理解这里的“相对”显然是“依靠一定条件而存在，随着一定条件而变化的（跟‘绝对’相对）”之意，那么“一定的条件”是什么呢？联想研究物体的运动时的处理方式：我们总是事先选定另一物体作为参照物。即事先选择另一物体假定不动，再考查被研究物体的运动情况。由此不难看出“一定的条件”是指选谁为参照物，那么应该选谁为参照物呢？一切事实证明，应该选摩擦力的施力物体为参照物。三、“四步法”的内容根据以上分析，我们可以归纳判定摩擦力方向的“四步法”如下：1、找出摩擦力的施力物体。2、选择此施力物体为参照物。3、判断

3、受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。4、用“相反”确定摩擦力的方向。四、实例解析1、摩擦力方向与物体的运动方向相反，阻碍物体的运动。例1、某人用水平推力F拉着木箱在水平地面上前进，问木箱所受摩擦力方向。若木箱未被拉动呢？解析：木箱所受摩擦力的施力物体为地面，以地面为参照物，受力物体木箱向前运动，可判定所受滑动摩擦力方向向后，阻碍物体的运动。若木箱未被拉动，参照物仍为地面，木箱在拉力作用下有向前运动的趋势，可判定木箱所受静摩擦力方向亦向后，阻碍木箱的运动。2、摩擦力方向与物体运动方向相同，是动

4、力。例2，如图一，传送带顺时针运行，在其上放一初速度为零的工件A，问在A未达到与传送带速度相等前，工件A所受摩擦力的方向？ v  图一解析：工件A所受摩擦力的施力物体为传送带，选传送带为参照物，在A未达到与传送带速度相等前，相对传送带在向左运动，所以工件A所受滑动摩擦力方向向右，该力使工件A加速运动。例3、分析人走路时，后脚所受摩擦力的方向，假设脚不打滑。解析：摩擦力的施力物体为地面，选地面为参照物，当后脚用力向后蹬地时，脚掌有向后滑的趋势（若地面光滑，则脚将后滑），可知脚掌所受静摩擦力向前，此即

5、为人前进的动力。例4、分析人骑自行车前进时，自行车前后轮所受地面的摩擦力方向，假设车轮不打滑。解析：因为是分析地面对前后轮的摩擦力方向，地面是施力物体，所以选地面为参照物，分析前后轮的相对运动情况。自行车后轮是主动轮，对车轮上与地面接触的A点来说，如图二，有向后运动的趋势，故A点所受静摩擦力方向应向前，此摩擦力为动力，牵引自行车前进。vv ffAB图二图三自行车前轮被车的架体推着前进，对前轮上与地面接触的B点来说，如图三，有向前运动的趋势，故B点所受静摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力之一。也许以

6、上分析的难点在A、B点相对运动趋势的方向的判断，我们可以分别假想前后两轮不受地面摩擦力，如某一车轮处于离地的悬空状态：若后轮离地，后轮仍将转动（动力来自人蹬踏脚板，链条传动），A点瞬时速度向后，即着地时为向后的运动趋势；若前轮离地，前轮将不再转动而仍要随车前进（后轮推动架体前进），B点速度向前，即着地时为向前运动趋势。若人推车前进而非骑车前进，同理可分析得到前后两轮所受摩擦力均向后为阻力的结论。3、摩擦力的方向与物体运动方向不相同，也不相反。例5、如图四，质量为m的工件置于水平放置的钢板C上，二者

7、间的动摩擦因数为μ，由于光滑导槽A、B的控制，工件只能沿水平导槽运动，现在使钢板以速度v1向右运动，同时用力F拉动工件（F方向与导槽平行），使其以速度v2沿导槽匀速运动，则F的大小为：（）A、等于μmgB、大于μmgC、小于μmgD、不能确定解析：容易求得滑动摩擦力的大小为μmg，此题考查的重点是滑动摩擦力的方向。工件所受摩擦力的施力物体是钢板C，选钢板C为参照物，工件既在向V1的反方向运动，又在向V2的方向运动，所以工件的相对运动方向如图五（俯视图）中V的方向，即工件所受滑动摩擦力μmg的方向为

8、V的反方向。 θθ  图四图五图六分析工件在导槽方向的受力，如图六（俯视图），易知F=μmgCosθ。答案选C。例6，如图七，工件A静止在绕中心O匀速转动的水平转盘上，问工件A所受摩擦力的方向。若转盘加速转动，假设A仍相对转盘静止，摩擦力方向又如何？解析：工件A所受摩擦力施力物体是转盘，选转盘为参照物。转盘匀速转动时，工件A在切向与转盘一起匀速运动无相对运动趋势，而在法向却有远离中心O的运动趋势，所以受到指向中心O的静摩擦力。转盘加速转动时，工件A不仅在法向仍有远离中心O的运动趋势