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〔关键词〕 摩擦力;产生条件;方向;大小;动力
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2009)09(B)—0062—01
一、摩擦力的产生条件及方向
一般来说,只要满足物体间接触面不光滑,有压力,并有相对运动或相对运动趋势,物体间就会产生滑动摩擦力或静摩擦力。摩擦力的方向跟接触面相切,跟物体相对运动或相对运动趋势方向相反。相对运动现象一般比较明显,而相对运动趋势具有很强的隐蔽性,因此,确定静摩擦力的存在和方向便成了难点。
1.相对运动是一个物体相对于另一个物体的运动,比如木块在静止的桌子上朝右运动,那么木块相对于桌子的运动方向就向右。相对运动趋势是一个物体相对于另一个物体的运动趋势,如一个木块放在倾斜的桌子上静止不动,那么它相对于桌子有下滑的趋势。
2.产生相对运动趋势的原因是由于物体受到了平行于接触面不包括摩擦力在内的其他力的作用,且静摩擦力的方向跟使物体产生相对运动趋势的这个合力的方向相反。在有些情况下,相对运动趋势的隐蔽性很强,在无法确定静摩擦力的存在及方向时,可用反推法,它是根据物体的运动状态及所受的除静摩擦力外的其他力来判断的。
[例1]如图1所示,重20N的物体放置在倾角为30°的粗糙斜面上,物体跟上端固定的弹簧相连接,在物体保持静止状态的情况下,判断:①弹簧的弹力向下,物体所受静摩擦力的方向,②弹簧力为零时,物体所受静摩擦力的方向,③弹簧弹力向上时,物体受静摩擦力的方向。
分析:对于①、②两种情况只要明确相对运动趋势是由弹力和重力沿斜面向下的分力产生的,静摩擦力的方向也就很明确了。而第③种情况则有不确定性,需要分析讨论弹力和重力沿斜面方向的分力的大小关系,才能确定摩擦力的存在和方向。
[例2]如图2所示,叠放在水平面上的A、B两物体在水平向右的力F的作用下一起向右匀速运动,A物体是否受静摩擦力?
分析:A物体受重力和B对它的支持力,这两个力相平衡,如果再受一个水平的摩擦力,它所受的合力就一定不为零了,这与A物体所处的状态(匀速直线运动)矛盾,所以A不受静摩擦力。
二、摩擦力的大小问题
首先要明确是静摩擦力还是滑动摩擦力,并注意决定它们大小的因素,静摩擦力的大小跟压力的大小没有关系,跟使物体产生相对运动趋势的原因有关,根据物体的运动状态和受其他力的情况就可以确定它的大小。滑动摩擦力的大小跟接触面间的动摩擦因数有关,跟物体间的正压力有关,所以一般可用公式Ff=μFN判断和计算,还可以根据物体的运动状态及受其他力的情况判断或计算。另外,在实际问题中还应特别注意两种摩擦力的转变。
三、摩擦力是动力还是阻力的问题
初学者凭直觉容易产生摩擦力一定是阻力的错误认识,而且还能举出一些特例来说明,但对摩擦力充当动力不易理解,要解决这一问题,首先以皮带运输机为例,分析货物为什么能被皮带运送上去,就不难得出摩擦力充当了动力,所以,摩擦力既可以是阻力,也可充当动力。
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2009)09(B)—0062—01
一、摩擦力的产生条件及方向
一般来说,只要满足物体间接触面不光滑,有压力,并有相对运动或相对运动趋势,物体间就会产生滑动摩擦力或静摩擦力。摩擦力的方向跟接触面相切,跟物体相对运动或相对运动趋势方向相反。相对运动现象一般比较明显,而相对运动趋势具有很强的隐蔽性,因此,确定静摩擦力的存在和方向便成了难点。
1.相对运动是一个物体相对于另一个物体的运动,比如木块在静止的桌子上朝右运动,那么木块相对于桌子的运动方向就向右。相对运动趋势是一个物体相对于另一个物体的运动趋势,如一个木块放在倾斜的桌子上静止不动,那么它相对于桌子有下滑的趋势。
2.产生相对运动趋势的原因是由于物体受到了平行于接触面不包括摩擦力在内的其他力的作用,且静摩擦力的方向跟使物体产生相对运动趋势的这个合力的方向相反。在有些情况下,相对运动趋势的隐蔽性很强,在无法确定静摩擦力的存在及方向时,可用反推法,它是根据物体的运动状态及所受的除静摩擦力外的其他力来判断的。
[例1]如图1所示,重20N的物体放置在倾角为30°的粗糙斜面上,物体跟上端固定的弹簧相连接,在物体保持静止状态的情况下,判断:①弹簧的弹力向下,物体所受静摩擦力的方向,②弹簧力为零时,物体所受静摩擦力的方向,③弹簧弹力向上时,物体受静摩擦力的方向。
分析:对于①、②两种情况只要明确相对运动趋势是由弹力和重力沿斜面向下的分力产生的,静摩擦力的方向也就很明确了。而第③种情况则有不确定性,需要分析讨论弹力和重力沿斜面方向的分力的大小关系,才能确定摩擦力的存在和方向。
[例2]如图2所示,叠放在水平面上的A、B两物体在水平向右的力F的作用下一起向右匀速运动,A物体是否受静摩擦力?
分析:A物体受重力和B对它的支持力,这两个力相平衡,如果再受一个水平的摩擦力,它所受的合力就一定不为零了,这与A物体所处的状态(匀速直线运动)矛盾,所以A不受静摩擦力。
二、摩擦力的大小问题
首先要明确是静摩擦力还是滑动摩擦力,并注意决定它们大小的因素,静摩擦力的大小跟压力的大小没有关系,跟使物体产生相对运动趋势的原因有关,根据物体的运动状态和受其他力的情况就可以确定它的大小。滑动摩擦力的大小跟接触面间的动摩擦因数有关,跟物体间的正压力有关,所以一般可用公式Ff=μFN判断和计算,还可以根据物体的运动状态及受其他力的情况判断或计算。另外,在实际问题中还应特别注意两种摩擦力的转变。
三、摩擦力是动力还是阻力的问题
初学者凭直觉容易产生摩擦力一定是阻力的错误认识,而且还能举出一些特例来说明,但对摩擦力充当动力不易理解,要解决这一问题,首先以皮带运输机为例,分析货物为什么能被皮带运送上去,就不难得出摩擦力充当了动力,所以,摩擦力既可以是阻力,也可充当动力。