“四步法”判斷摩擦力方向

1、、摩擦力方向的說(shuō)明明：對(duì)摩擦力方向，眾多教材中作如下說(shuō)1、滑動(dòng)摩擦力的方向：跟接觸面相切，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。2、靜摩擦力的方向：跟接觸面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。二、對(duì)“相對(duì)”二字的理解這里的“相對(duì)”顯然是“依靠一定條件而存在，隨著一定條件而變化的（跟絕對(duì)相對(duì)）”之意，那么“一定的條件”是什么呢？聯(lián)想研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)的處理方式：我們總是事先選定另一物體作為參照物。即事先選擇另一物體假定不動(dòng)，再考查被研究物體的運(yùn)動(dòng)情況。由此不難看出“一定的條件”是指選誰(shuí)為參照物，那么應(yīng)該選誰(shuí)為參照物呢？一切事實(shí)證明，應(yīng)該選摩擦力的施力物體為參照物。三、“四步法”的內(nèi)容根據(jù)以上分析，我們

2、可以歸納判定摩擦力方向的“四步法”如下：找出摩擦力的施力物體。選擇此施力物體為參照物。判斷受力物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相1、2、3、對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向。4、用“相反”確定摩擦力的方向。四、實(shí)例解析1、摩擦力方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。例1、某人用水平推力F拉著木箱在水平地面上前進(jìn)，問(wèn)木箱所受摩擦力方向。若木箱未被拉動(dòng)呢？解析：木箱所受摩擦力的施力物體為地面，以地面為參照物，受力物體木箱向前運(yùn)動(dòng)，可判定所受滑動(dòng)摩擦力方向向后，阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。若木箱未被拉動(dòng)，參照物仍為地面，木箱在拉力作用下有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，可判定木箱所受靜摩擦力方向亦向后，阻礙木箱的運(yùn)動(dòng)。2、摩擦力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，

3、是動(dòng)力。例2,如圖一，傳送帶順時(shí)針運(yùn)行，在其上放一初速度為零的工件A,問(wèn)在A未達(dá)到與傳送帶速度相等前，工件A所受摩擦力的方向?傳送帶析選傳送帶所受蠶力的施力物體為在A未達(dá)到與傳送帶速度相等前，相對(duì)傳送帶在向左運(yùn)動(dòng)，所以工件A所受滑動(dòng)摩擦力方向向右，該力使工件A加速運(yùn)動(dòng)。例3、分析人走路時(shí)，后腳所受摩擦力的方向，假設(shè)腳不打滑。解析：摩擦力的施力物體為地面，選地面為參照物，當(dāng)后腳用力向后蹬地時(shí)，腳掌有向后滑的趨勢(shì)（若地面光滑，則腳將后滑），可知腳掌所受靜摩擦力向前，此即為人前進(jìn)的動(dòng)力。后輪所受地面的摩擦力方向?假設(shè)車(chē)輪不打滑。解析:因?yàn)槭欠治龅孛鎸?duì)前后輪的摩擦力方向，地面是施力物體，所以選地面為參

4、照物，分析前后輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。自行車(chē)后輪是主動(dòng)輪，對(duì)車(chē)輪上與地面接觸的A點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如圖二有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故動(dòng)力所牽引自行車(chē)前進(jìn)應(yīng)向前此摩擦力圖二圖三自行車(chē)前輪被車(chē)的架體推著前進(jìn),對(duì)前輪上與地面接觸的B點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如圖三，有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故B點(diǎn)所受靜摩擦力方向向后，是自行車(chē)前進(jìn)的阻力之一。也許以上分析的難點(diǎn)在A、B點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向的判斷，我們可以分別假想前后兩輪不受地面摩擦力，如某一車(chē)輪處于離地的懸空狀態(tài):若后輪離地,后輪仍將轉(zhuǎn)動(dòng)（動(dòng)力來(lái)自人蹬踏腳板，鏈條傳動(dòng)），A點(diǎn)瞬時(shí)速度向后，即著地時(shí)為向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；若前輪離地，前輪將不再轉(zhuǎn)動(dòng)而仍要隨車(chē)前進(jìn)（后輪推動(dòng)架體前進(jìn)），B點(diǎn)速度向前，即著地時(shí)為

5、向前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。若人推車(chē)前進(jìn)而非騎車(chē)前進(jìn)，同理可分析得到前后兩輪所受摩擦力均向后為阻力的結(jié)論。3、摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向不相同，也不相反。例5、如圖四，質(zhì)量為m的工件置于水平放置的鋼板C上，二者間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u,由于光滑導(dǎo)槽A、B的控制，工件只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在使鋼板以速度v向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)用力F拉動(dòng)工件（F方向與導(dǎo)槽平行），使其以速度v沿導(dǎo)槽勻速運(yùn)動(dòng)，則F的大小為：（）2A、等于umgB、大于umgC、小于卩mgD、不能確定解析：容易求得滑動(dòng)摩擦力的大小為卩mg,此題考査的重點(diǎn)是滑動(dòng)摩擦力的方向。運(yùn)動(dòng)方向如圖五（俯視圖）中V的方向，即工件所受滑動(dòng)摩擦力umg的方向?yàn)閂的反方向。工件所受

6、摩擦力的施力物體是鋼板C，選鋼板C為參照物，工件既在向V的反方向運(yùn)動(dòng)，又在向V的方向運(yùn)動(dòng)，所以工件的相對(duì)1rB0圖四圖五圖六分析工件在導(dǎo)槽方向的受力，如圖六（俯視圖），易知F=umgCos0。答案選CoIII例6,如圖七，工件A靜止在繞中心0勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上，問(wèn)工件A所受摩擦力的方向。若轉(zhuǎn)盤(pán)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)A仍相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)靜止，摩擦力方向又如何？IIIIII解析：工件A所受摩擦力施力物體是轉(zhuǎn)盤(pán)，選轉(zhuǎn)盤(pán)為參照物。11轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工件A在切向與轉(zhuǎn)盤(pán)一起勻速運(yùn)動(dòng)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而在法向卻有遠(yuǎn)離中心0的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以受到指向中心0的靜摩擦力。轉(zhuǎn)盤(pán)加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工件A不僅在法向仍有遠(yuǎn)離中心0的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而且在切向由于慣線速度V方向相反的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以工件所受靜摩擦力應(yīng)指向如圖八（俯視圖）所示方向動(dòng)趨，既勢(shì)阻。礙法向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)又阻礙切向的運(yùn)圖七圖八其實(shí)該靜摩擦力在法向的分量提供工件圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，而切向的分量提供工件A切向的加速度，因此根據(jù)工件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)亦可分析出其靜摩擦力的方向。五、小結(jié)“四步法”作為從正面理解摩擦力方向的基礎(chǔ)方法，在判斷靜摩擦力方向時(shí)，有時(shí)不如用假設(shè)法或根據(jù)物體的