【物理】轻松跳出摩擦力分析的10大误区

 

误区一：运动的物体间一定有摩擦力，静止的物体间不存在摩擦力

若两物体接触面是光滑的，则两物体间不论怎样运动，都不会有摩擦力存在。若两物体间接触面不光滑，如图所示，①若物体A、B均相对地面静止，则A与B之间没有摩擦力；但B与地面间虽然静止却有“相对运动的趋势”，所以存在与F等值反向的静摩擦力。②若A与B做匀速直线运动，则A、B虽都在运动，但因A、B间无“相对运动或相对运动趋势”，故没有摩擦力；而B与地面间有“相对运动”，故存在滑动摩擦力。③若在力F的作用下A、B一起做变速运动，则A、B均处于运动状态，且A、B之间有“相对运动趋势”，故存在静摩擦力；而B与地面之间有“相对运动”，故存在滑动摩擦力。看来摩擦力是否存在与运动和静止无关，而是与相对运动或相对运动趋势的存在有关。

 误区二：有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力

从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件，故虽有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”时，则不会产生摩擦力。反之，若两物体间有摩擦力，则一定满足产生弹力的两个条件：（1）两物体接触；（2）有相互挤压，所以一定有弹力。故弹力和摩擦力之间的关系应理解为“有摩擦力时一定有弹力，但有弹力时不一定有摩擦力”。

误区三：只有运动的物体才会受到滑动摩擦力作用

滑动摩擦力产生在两个“相对运动”的物体之间，与物体本身是否运动没有关系。虽然常见的滑动摩擦力多发生在运动的物体上，但静止的物体照样能产生滑动摩擦力。如图所示，一物体在桌面上滑行，物体和一桌面之间发生了“相对运动”，均受到对方对自己的滑动摩擦力作用，但物体是运动的，而桌面却是静止的，桌面却受到了滑动摩擦力。看来静止的物体可以受到滑动摩擦力。
 

       误区四：只有静止的物体才会受到静摩擦力的作用

静摩擦力产生在两个有“相对运动趋势”的物体之间，故两物体间应保持相对静止。但相对于地面，物体有可能是运动的，也有可能是静止的。看来运动的物体可以受到静摩擦力。 
 

误区五：摩擦力的大小一定与正压力成正比

若摩擦力是滑动摩擦力，根据f＝μN可知，两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比。但对静摩擦力而言，它是一个被动力，随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的变化而变化，与正压力大小无关，正压力只可影响最大静摩擦力的大小。如图所示，用一力F_N将质量为m的物体压在竖直墙壁上，不管正压力F_N怎样变化，物体与墙壁之间的静摩擦力大小总是等于Mg，与F_N大小无关。故在计算摩擦力时，应先分清是滑动摩擦力还是静摩擦力。

误区六：摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反

摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向有可能相反也有可能相同。如图所示，（1）当汽车加速前进时，若木箱相对于车静止，则木箱受一静摩擦力作用；若木箱相对于车略向后滑动，则木箱受一滑动摩擦力作用；但不管是静摩擦力还是滑动摩擦力，对木箱而言，摩擦力方向均与物体运动的方向相同。（2）当汽车减速运动时，木箱相对于车有向前运动的趋势或发生向前的滑动，木箱受到向后的摩擦力，摩擦力方向与木箱的运动方向相反。
 

误区七：摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上

常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上，但不是所有情境下的摩擦力均如此，如图所示，一人站在扶梯上，随扶梯斜向上加速上升；人沿扶梯斜向上运动，而人所受摩擦力却是水平方向，与运动方向并不共线。故两物体间摩擦力的方向应正确理解为“与两物体接触面相切，和物体间‘相对运动’或‘相对运动趋势’的方向相反”，而与物体的运动方向无关。

误区八：摩擦力总是阻力，总是阻碍物体的运动

摩擦力对物体而言，总是阻碍物体间的“相对运动或趋势”，但不是阻碍物体的运动。它有时是阻力有时也是动力，不可一概而论。如图所示，（1）当板车加速前进时，车对木箱的摩擦力向前，对木箱就是动力，使木箱加速前进；（2）当板车减速前进时，车对木箱的摩擦力向后，对木箱就是阻力，阻碍木箱前进。
 

误区九：静摩擦力一定小于滑动摩擦力

如图所示，力F作用在物体上，刚开始物体处于静止状态，随着F的增大物体所受静摩擦力f也增大，最后物体运动了起来，静摩擦力变成了滑动摩擦力，所以有些人产生了“静摩擦力一定小于图滑动摩擦力”的错误认识。实质上，随着外力F的逐步增大，静摩擦力f也增大，当F大于最大静摩擦力f_m时物体开始运动，静摩擦力f变成滑动摩擦力f_滑，此时f_滑为一定值f_滑＝μN，但f_滑却比最大静摩擦力f_m略小一些，故最大静摩擦力比滑动摩擦力大。 

误区十：静摩擦力总是不做功，滑动摩擦力总是做负功

（1）静摩擦力做功分析：如图所示，若A、B一起在粗糙水平地面上在外力作用下向右匀加速运动，A受到的就是静摩擦力，但对A做正功；若一起向右减速运动，静摩擦力对B就做负功了；若A、B均没被拉动而是静止在地面上，则对面对B的静摩擦力对B就不做功。看来静摩擦力对物体可以做正功、负功和零功。

（2）滑动摩擦力做功分析：如图所示，当A、B向右运动的速度v_A＞v_B时，B受到的滑动摩擦力向右对B做正功；B对A的滑动摩擦力向左对A做负功；地面受到的滑动摩擦力对地面不做功。看来滑动摩擦力对物体可以做正功、负功和零功。

（3）一对静摩擦力做功分析：对两个相对静止的物体，一定有相同的位移，且一对静摩擦力一定等大反向，故一对静摩擦力对来个物体做功必定等大反符号。看来一对静摩擦力对两个相互作用的物体做功总和一定为零，不会产生热量。

（4）一对滑动摩擦力做功分析：对两个相对运动的物体，一定有不同的位移，而滑动摩擦力一定等大反向，故一对滑动摩擦力对两个物体做功必定不等，可能出现正功、负功，但负功一定多于正功；可能出现负功、负功；也可能出现零功、负功。看来一对滑动摩擦力对两个相互作用的物体做功总和一定为负，必定产生热量。