静摩擦力是受力分析的难点

静摩擦力是受力分析的难点。本人在教学实践中的体会，对静摩擦力教学的有关问题提出粗浅的看法。静摩擦力的概念，通常以桌子被推而不动的例子引入，一些教科书由此得出定义：“两相互接触物体，在外力作用下，有相对

静摩擦力是受力分析的难点。本人在教学实践中的体会，对静摩擦力教学的有关问题提出粗浅的看 法。 静摩擦力的概念，通常以桌子被推而不动的例子引入，一些教科书由此得出定义：“两相互接触物 体，在外力作用下，有相对运动趋势而又保持相对静止时，接触面之间产生的摩擦力叫静摩擦力。”进而 得出：“静摩擦力在达到最大值之前，总是跟外力大小相等、方向相反”。这就很容易使学生形成这样的 认识：一个物体只有在外力(指沿接触面方向的外力，下同)作用下才会受到静摩擦力，外力是静摩擦力的 判断依据。 外力是否是静摩擦力产生的前提条件？能不能做为判断静摩擦力存在、方向及大小的依据呢？下面 从定义表述、方向判断和数值求解三方面说明。 一、定义表述 对一个物体，把外力作为静摩擦力存在的判断依据并不具普遍意义。如图1所示的物块相对于传动 带静止的例子，显然，物块在水平方向没受到除摩擦力外的任何其他力的作用。当传动带匀速前进时，以 同样速度前进的物块没有相对于传动带的运动趋势，故无静摩擦力产生。而当传动带加速或减速运动时， 物块相对于传动带有向后或向前的运动趋势，故物块受到向前或向后的静摩擦力。可见，一个物体有否受 到静摩擦力，并不一定要以外力作为前提条件，只要相互接触的物体间有相对运动趋势即可。在建立静摩 擦力概念时强调外力，会使学生产生误解，误认为有外力才有静摩擦力，无外力必无静摩擦力。因此在定 义中以不提“在外力作用下”为妥，只要强调“有相对运动趋势”，并以此作为静摩擦力产生的判断依据。 二、方向判断在上面所举传动带上相对静止物块的例子中，当传动带做变速运动时，不受外力作用 的物块相对于传动带有运动趋势，静摩擦力的方向与相对运动趋势相反，而并不总与运动方向相反。在物 体受有外力时，静摩擦力的方向是否就必与外力相反？让我们讨论图2中物体a所受静摩擦力的方向，a 受沿斜面向上的拉力f作用而静止于斜面。据平衡条件，当f＞gx(重力沿斜面的分量)时，a有沿斜面向上 运动的趋势，静摩擦力f与f反向；当f＜gx时，a有沿斜面向下运动的趋势，f与f同向，即f总与f-gx 的方向相反。可见在这种情况下，f与合外力的方向相反而不仅仅与某个外力反向，除f以外其它力的合力 方向正体现了物体的相对运动趋势。 倘若与研究对象相接触的物体做变速运动时，静摩擦力的方向是否如上所述，与其他力的合力反向 呢？仍以传动带问题来说明。当传动带做匀加速运动时，若传动带上物体在与传动带加速方向相同的拉力f 作用下保持与传动带相对静止(图3)，这时静摩擦力的方向须同时考虑f及加速度a两个因素。当f＜ma时，