摘要:本文对静摩擦力进行概要性的认识,介绍了静摩擦力产生的原因,最重要的是讨论静摩擦力方向如何判断,以及如何计算静摩擦力大小。
　　关键词:静摩擦力 方向判断 大小计算
　　
　　静摩擦力存在于我们的日常生活当中,在教学过程中跟学生举例说明静摩擦力的存在,学生很容易理解。但是对于分析静摩擦力方向,由于需要运用抽象思维,很多中学生时常会出现错误的判断。究其原因,在于这些学生没有真正理解静摩擦力产生的条件及其特点。
　　一个物体在另一个物体表面上具有相对运动的趋势时所受到阻碍物体运动的力叫静摩擦力。当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时,就有静摩擦力产生。
　　这里应注意三点:①两个紧密接触而又相对静止的物体(静摩擦力存在于静止的物体系统);②具有相对滑动的趋势,但又还没有发生相对的滑动(如果滑动了就不是静摩擦力了);③两物体必须是粗糙的(如果光滑就不存在摩擦力了)。所以静摩擦力产生的条件是:接触面是粗糙的;两个物体互相接触且相互间有挤压;物体间有相对运动的趋势。
　　一、静摩擦力的方向
　　 判断静摩擦力的方向往往是学生学习中的一个难点。由静摩擦力方向的作用效果可以看出,其应沿着接触面的切线方向并且与相对运动趋势的方向相反。所谓相对运动趋势的方向就是假定物体间没有摩擦力时相对运动的方向。也就是说,先看外力施加后假设没有静摩擦力物体将会向哪个方向移动,那么既然物体没有运动,就有一个没有静摩擦力的假设,物体将要运动的方向相反的静摩擦力。
　　在分析具体的问题时,对静摩擦力的大小和方向的判定必须搞清物理情境,依据静摩擦力产生的条件和研究对象所处的状态及其他条件,结合牛顿运动定律和其他物理规律来确定是否存在及其存在的大小和方向。
　　所以静摩擦力方向判断一般有两种方法:①跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势方向相反。所谓的相对,是以施加摩擦力的施力物体为参考系的。②相对运动趋势的方向的判定。假设接触面光滑没有摩擦力,看物体的相对运动方向,由此判定相对运动趋势的方向。
　　我们可以用生活中的日用品做一个实验,将一只鞋刷刷毛向下地放在粗糙的平面上,用手水平地推鞋刷,观察一下刷毛向什么方向弯曲;把鞋刷翻一个身,使刷毛向上,把另一个表面粗糙的物体放在刷毛上,水平推这个物体,看刷毛向什么方向弯曲。也可以用两只鞋刷,将刷毛相对地放在一起,推其中的一只鞋刷,在不产生持续滑动的情况下,观察刷毛的形状有什么变化。从这些观察中,你可以判断各自所受的静摩擦力的方向。
　　二、静摩擦力的大小
　　 静摩擦力没有定值和现成的计算公式可以利用,其大小随实际情况而变,有一个可变化的区间,其可以在(0～Fmax)之间变化,Fmax是物体间的最大静摩擦力。最大静摩擦力是物体刚好发生运动时所受到的静摩擦力。当切向外力逐渐增大但两物体仍保持相对静止时,静摩擦力随着切向外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。当切向外力的大小大于这个最大值时,两物体将由相对静止进入相对滑动。静摩擦力的这个最大值称为“最大静摩擦力”。
　　静摩擦力与静止时物体受到的其余作用力的合力等大反向。静摩擦力的大小随着拉力的增大而增大,并与拉力的大小相等。即当物体只是相对运动趋势时,此时:F静=F拉。静摩擦力与物体的压力、重力、接触面粗糙面的粗糙程度都有关。
　　所以静摩擦力的大小可以通过以下几种方法计算大小。①利用共点力的平衡条件确定静摩擦力的大小。当物体在静摩擦力和其他外力作用下,相对于地面参考系处于静止状态或匀速直线运动状态时,根据平衡条件F合=0可知,静摩擦力的大小等于其他外力在物体运动趋势方向上的合力。②利用牛顿第二定律计算静摩擦力的大小。物体在静摩擦力及其他外力作用下,相对地面参考系作变速运动时,可根据牛顿第二定律建立运动学方程,求出静摩擦力。
　　静摩擦力是中学物理教学中学生理解的难点,在教学过程中要始终强调“相对运动趋势”,紧紧抓住它来分析静摩擦力的产生条件,判断方向和求解数值。在不同的教学阶段,要经常通过一系列有启发意义的典型例题分析,使学生逐步深入认识和正确掌握。
　　参考文献:
　　1.周焕丽.例析摩擦力做功问题[N].文化艺术报,2007,(3).