【摘要】學(xué)生在解題判斷摩擦方向時，總是一頭霧水，一頭霧水。 現(xiàn)在考慮從受力和運動狀態(tài)兩個方面來解決這個問題。
【關(guān)鍵詞】判斷； 摩擦力的方向； 技能; 目的; 狀態(tài)
中學(xué)數(shù)學(xué)教材中關(guān)于摩擦力方向的描述是：
(1)靜摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。
(2)滑動摩擦的方向與物體相對運動的方向相反。
中學(xué)生在解題判斷摩擦方向時，總是一頭霧水，一頭霧水。 現(xiàn)在考慮從受力和運動狀態(tài)兩個方面來解決這個問題。 我們知道物體的運動狀態(tài)是由它的力控制的，知道物體的運動狀態(tài)就可以確定它的力。 將其應(yīng)用于摩擦力的測定非常方便。 下面舉兩個例子來說明這一點。
例1：如圖1所示，兩個物體A和B疊加在一個水平面上，現(xiàn)在對里面的物體A施加一個水平拉力F，使它們向右勻速運動。 求 B 對 A 的摩擦力和地面對 B 的摩擦力。
圖1
圖 2
圖 3
【分析與結(jié)算】
(1)A勻速運動，分析A上的力，水平方向有兩個，一個是外力F，一個是B對A的靜摩擦力f，如圖2所示。根據(jù)A的運動狀態(tài)，勻速運動，根據(jù)牛頓第二定理，其合力必為零，故F=f，靜摩擦力的方向與F相反，向左。
(2)分析B的受力，水平方向有兩個力，一個是A到B的靜摩擦力f'，一個是地面到A的靜摩擦力f""，如圖在圖3中，同樣根據(jù)A的運動狀態(tài)，勻速運動，根據(jù)牛頓第二定理，其合力必為零，所以摩擦力的方向示意圖，f'=f""靜摩擦力的方向與f相反'， 向左轉(zhuǎn)。
上面對A、B的壓力分析，就是根據(jù)他們的狀態(tài)來判斷他們的壓力，簡單明了。
例2：如圖4所示，質(zhì)量M=10kg的螺孔ABC靜置于粗糙的水平面上，動摩擦素數(shù)?=0.02。 在螺孔夾角θ=30°的斜面上摩擦力的方向示意圖，質(zhì)量m=1.0kg的塊體從靜止?fàn)顟B(tài)開始沿斜面下落，滑動距離s=1.4m時，其速度v=1.4m /s，在此過程中螺孔不動，求地面對螺孔的摩擦力大小和方向（中性加速度g=10m/s2?）
[分析與解決] 解決方法是用全局的方法
雖然m和M的加速度不同，但考慮到M的加速度為零，用整體法更容易求解。
圖 4
圖 5
對于m，由勻速運動定律v2=v02+2as，v0=0得到鐵塊滑下斜坡的加速度
a=v2/2s=0.7m/s2，加速度及其分解如圖5所示。
把m和M作為一個整體來考慮，分析它們的力。 垂直方向的力是重力和地面的支撐力； 水平方向的力只是M與地面的摩擦力。 受力分析如圖6所示
圖 6
使用牛頓第二定理將 m 和 M 置于水平方向：
Ff=max=macosθ代入數(shù)據(jù)得到Ff=0.61N，方向同ax，向左。
整體的方法其實算起來簡單，但是老師講解思路的時候中學(xué)生很難理解，中學(xué)生自己去想就更難了。
方案二采用隔離法
分別分析m和M的受力情況，f'為f的排斥力。
m的力：有三種力，即重力、支撐力、滑動摩擦力。 方向見右圖
圖 7
°=ma+f
v2=v02+2as
得到a=v2/2s=0.7m/s2
f=°-ma=4.3N
M的受力情況：五個力分別為重力Mg、支撐力N、壓力N'、滑動摩擦力f'、地面與地面之間的靜摩擦力f2，f'為f的反斥力，見圖 9. 由于方向不確定，圖中未顯示 f2。
圖 8
由于 M 不動，所以水平方向的合力為零。 沿水平方向分解f'和N'，兩者之差就是靜摩擦力的大小。 即f'cos30°-N"sin30°=f2
解法是f2=-6.1N方向向左
從以上例子可以看出，根據(jù)物體的狀態(tài)來分析和判斷靜摩擦力的方向是非常方便和實用的。