高中物理解题小技巧（3）——物体受静摩擦力的方向和大小判断

物体受静摩擦力的方向和大小判断

静摩擦力是被动的接触力（即只能在两个相互接触的物体之间产生），其大小、方向往往不易直接判断，需要与物体的运动状态相结合，通过牛顿定律来判断。

物体受力情况与物体运动状态联系的本质是：

"物体的受力情况决定了物体的运动状态；物体的运动状态反映了物体的受力情况。"这是判断静摩擦力有无以及产生的大小和方向的重要依据，其实质是牛顿第二定律。

根据牛顿第二定律，物体的运动中反映力作用效果的物理量就是物体的加速度a：

当物体运动的加速度为零时，就根据力的平衡方程判断；

当物体运动的加速度a不为零时，就根据牛顿第二定律F=ma判断。

例1、如图，斜面体p放在水平面上，物体Q放在斜面上，Q受到一个如图方向的水平作用力F，p和Q都保持静止，这时Q受到的静摩擦力大小为f1，p受到水平面的静摩擦力的大小为f2，现将力F逐渐变大，但不破坏Q、p的静止状态，那么f1、 f2如何变化？

例1

解：（1）P、Q整体处于静止状态（平衡状态），

若将p、Q合为一整体看（整体法），

则水平方向只受力F和水平面对p物的静摩擦力f2，

因为p、Q处于平衡状态

则有 f2=F，

当F增大时，物体仍然处于平衡，

仍有：f2 =F

∴ f2 变大

（2）分析Q物体的受力情况（隔离法），

如图，物体Q处于平衡状态，

而力F、支持力N和重力G也可以维持平衡，即合力为零，

所以这时无法判定静摩擦力f1的有无、大小和方向，

这样，当F增大时也无法判定f1是增大还是减小。

例1隔离法分析图

下面分情况进行分析：

（a）若F由零开始增大，则这时f1的方向为沿斜面向上，随着F的增大，f1减小；

（b）当F与N、G合力为零时，f1=0；

（c）当F继续增大时，则f1的方向变为沿斜面向下，随F的增大而增大。

例2、质量为m的物体置于传送带上，传送带与水平面的夹角为θ，当传送带运动时，物体相对

传送带始终保持静止，物体受的摩擦力方向如何？

例2

解：物体受力如图，

∵ 直接反映受力的运动学量为加速度a，而与速度无关。

∴ 物体相对传送带静止时，受传送带的支持力和物体的重力，

这两个力的合力产生的大小mgsinθ, 方向沿斜面向下，

根据牛顿第二定律，

其产生的加速度为大小为：gsinθ，方向为沿斜面向下。

例2分析图

在沿斜面方向上，根据牛顿第二定律分情况判断：

（1）当加速度方向为沿斜面向下时：

（a）且当传送带的加速度为a=gsinθ

物体受的静摩擦力为零；

（b）且当传送带的加速度为a>gsinθ

物体受的静摩擦力方向沿斜面向下；

（c）且当传送带的加速度为a<gsinθ

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上。

（2）当加速度为0时：

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上

（3）当加速度方向为沿斜面向上时：

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上

例2中物体已知所受到的支持力和重力所产生的加速度，大小为gsinθ，方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律，当物体的加速度大小或方向发生变化的时候，这些变化都是由摩擦力产生的，因此就可以通过这些变化来判断摩擦力的方向。

（1）当物体加速度，大小为gsinθ，方向沿斜面向下，静摩擦力为0；

（2）当传送带的加速度为a<gsinθ且方向沿斜面向下或无论a的大小，方向是沿斜面向上，物体受的静摩擦力方向沿斜面向上，

（3）当传送带的加速度为a>gsinθ且方向为沿斜面向下，则物体受的静摩擦力方向沿斜面向下。

此题充分体现出来了，物体的受力情况决定了物体的运动状态；物体的运动状态反映了物体的受力情况。

总之，物体受什么样的力，就会做什么样的运动，这样就可以通过物体所做的运动情况来判断他所受到力的情况。