如何判断静摩擦力与动摩擦力

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  在研究摩擦力时,要特别注意物体间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力,因为二者的大小变化情况是不同的。滑动摩擦力的大小跟压力 N有关,与引起滑动摩擦力的外力的大小无关;而静摩擦力的大小跟压力 N无关,由引起这个摩擦力的外力决定,但最大静摩擦力的大小跟压力 N有关。因此,在确定摩擦力的大小时,静摩擦力的大小应由引起静摩擦力的外力的大小来确定,不能用f=μN计算。
  ⑴动静摩擦,首先分清, ⑵平衡求静,公式求动,
  ⑶压力大小,定要分明, ⑷若论方向,相对为要。
  1、静摩擦力有无的判断
  静摩擦力是当一个物体跟另一个物体间有相对运动趋势时产生的,在具体分析静摩擦力有无时一般有两种思路,一是从产生静摩擦力的原因即用相对运动的趋势来分析;二是从力的效果上即力与运动的关系来分析。
  例1.A、B、C三物块质量分别为M、m和m0,作如图1所示的联结。绳子不可伸长,且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。若B随A一起沿水平桌面作匀速运动,则可以断定( )
  A.物块A与桌面之间有摩擦力
  B.物块A与B之间有摩擦力
  C.桌面对A,B对A,都有摩擦力
  D.桌面对A,B对A,都无摩擦力
  解析:因A作匀速运动,A受绳的拉力,所以A与桌面间有动摩擦力,A正确。B随A一起作匀速运动,无相对运动趋势,所以A与B间无摩擦力,B、C、D都错。答案:A。
  2、静摩擦力方向的判断
  静摩擦力方向总是跟物体的相对运动趋势方向相反,跟物体的运动方向无关。因此,判断静摩擦力方向的关键是弄清“运动趋势方向”,具体操作时采用化“静”为“动”的思路:假设接触面光滑,若它们之间发生相对滑动,则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向;若它们之间不发生相对滑动,则说明它们之间原先并无相对运动趋势。
  例2.如图2,位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下,处于静止状态.关于斜面作用于物块的静摩擦力,下列说法错误的是( )
  A.方向一定沿斜面向上 B.方向可能沿斜面向下
  C.大小可能等于零 D.大小可能等于F
  解析:当Fmgsinθ时,物块有沿斜面向上运动的趋势,受到的摩擦力沿斜面向下;当F= mgsinθ时,摩擦力跟力F相等,所以A错. 答案:A。
  3、静摩擦力大小的计算
  在达到最大静摩擦力之前静摩擦力随引起摩擦力的外力增大而增大.当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件 来求;当物体处于非平衡态时,某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律来求。
  例3.木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25;夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,如图3所示,力F作用后静止不动;现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,如图所示力F作用后( )
  A 木块A所受摩擦力大小是12.5N B 木块A所受摩擦力大小是11.5N
  C 木块B所受摩擦力大小是9N D 木块B所受摩擦力大小是7N
  解析:未加F时,木块A在水平面内受弹簧的弹力F1和静摩擦力FA作用,且F1=FA=kx=8 N,木块B在水平面内受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用,且F2=FB=kx=8N,在木块B上施加F=1 N向右拉力后,由于F2+F<μGB,故木块B仍静止,所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小F′B=F2+F=9 N,木块A的受力情况不变.仍然受静摩擦力8N。答案:C
  二、滑动摩擦力
  1、滑动摩擦力方向的判断:滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反。
  2、滑动摩擦力大小的计算:其大小即可由公式 计算,由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数 及正压力N有关,而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关。
  例4. 如图4,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑。己知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α。B与斜面之间的动摩擦因数是( )
  A. tanα B. cotα C.tanα D.cotα
  解析:因AB匀速下滑,所以: 。答案:A
  做题时要先分清摩擦力的种类,若是滑动摩擦力,则根据F=μFN或力的平衡条件、牛顿运动定律求解;若是静摩擦力,则根据力的平衡条件或牛顿运动定律求解,并注意,当物体所受其他外力变化或运动状态发生变化时,静摩擦力随之变化.
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