高中物理剖析滑動摩擦力的知識點

2021-03-04 09:21:07 字數 2862 閱讀 5346

乙個物體在另乙個物體表面上相對於另乙個物體滑動的時候,要受到另乙個物體阻礙它相對滑動的力,這種力就叫滑動摩擦力。希望同學們在學習的過程中要注意以下知識點的理解和應用。

一、摩擦力產生的條件

1.兩個物體相互直接接觸;2.兩個物體互相擠壓;3.接觸面粗糙;4.兩個物體間有相對運動。要產生滑動摩擦力必須同時具備這四個條件,缺少任何乙個條件,都不能產生滑動摩擦力。

例1 如圖1,a、b兩物體所接觸的平面的動摩擦因數為μ,b在水平面上,a與豎直面接觸,a、b通過定滑輪連線在一起,a勻速下落,試分析a與豎直面有無滑動摩擦力。

解析:a與豎直面接觸、相對運動且接觸面粗糙,但無擠壓,a不受滑動摩擦力。

例2 如圖2,木板b以的對地速度向右滑動,物體a此時以的對地速度向右滑動,a與b接觸,且接觸面粗糙,問a和b之間有無滑動摩擦力

解析:滿足兩個物體相互直接接觸、互相擠壓、接觸面粗糙,但,所以a與b無相對運動,即a與b間無滑動摩擦力。

注意:確定滑動摩擦力有無時一定要把握好運動和相對運動的關係。

二、物體對接觸面的壓力

壓力即為作用在支援面上且與作用面垂直的力。其大小不一定等於物體的重力,以後的學習過程中我們會知道壓力可能大於重力,可能小於重力,還可能等於重力,也可能與重力無關。但是不論支援面是什麼樣的,也不論物體受力情況如何複雜,物體對支援面的正壓力和支援面對物體的支援力,總是一對作用力和反作用力,所以許多情況下都是通過求物體所受支援力來求得正壓力的。

注意:通過如圖3所示的物體靜止情況下的壓力大小,就說明壓力與重力無關。

三、滑動摩擦力的方向判斷

滑動摩擦力與相對運動方向相反,所謂「相對運動」是指相對接觸的物體,而不是相對於別的物體(比如水平地面)。

例1 如圖4所示,質量為2㎏的物體,在的水平面上向右運動,在運動過程中還受到乙個水平向左的大小為5n的拉力f的作用,分析物體受到的滑動摩擦力方向。

解析:錯誤的思路是物體所受外力方向既為此題物體的相對運動方向,相對運動方向向左,滑動摩擦力向右。

正確的思路是物體的相對運動方向與外力f無關,此題中相對運動方向為物體對地的速度方向。所以,滑動摩擦力向左,與力f同向。

例2 如圖5,a、b兩物體所接觸的平面的動摩擦因數為μ,物體a處於水平放置的長木板b上,現讓a、b都向右運動,且,分析物塊a是否受到摩擦力?方向如何?

解析:由於,故a相對於b水平向左運動,因而a所受b的滑動摩擦力方向水平向右。a受滑動摩擦力,方向水平向右。

注意:「相對運動」是指相對接觸的物體的運動。

四、動摩擦因數μ

動摩擦因數,是由相互接觸的兩個物體的材料及粗糙程度決定的。與接觸面積無關,通常情況下不做特殊說明時動摩擦因數μ<1。

例1 動摩擦因數的大小(  )

a、跟滑動摩擦力的大小成正比

b、跟正壓力的大小成正比

c、跟相對運動的速度大小有關

d、跟相互接觸的兩物體的材料和接觸面粗糙情況有關

解析:動摩擦因數與壓力無關、與接觸面積大小無關、與滑動摩擦力的大小無關、與相對運動的速度大小無關,所以答案為(d)

例2 一木塊沿傾角為θ的固定斜面勻速下滑;那麼此時木塊與斜面間的動摩擦因數?多大?(此題涉及第一章力的合成和分解知識,學習力的力的合成和分解後就能理解)

解析:設木塊的質量為m,重力的兩個分力=mgcos和=mgsin,據二力平衡知f==μ=μ,既mgsin=μmgcos,μ=tan。

例3 如圖所示,在水平地面上疊放著a、b兩個長方形物塊,f是作用在物塊b上沿水平方向的力,物塊a和b以相同的速度一起作勻速直線運動。由此可知,a、b間動摩擦因數μ1和b與地面間的動摩擦因數μ2有可能是(  )

a、μ1=0,μ2=0;

b、μ1=0,μ2≠0;

c、μ1≠0,μ2=0;

d、μ1≠0,μ2≠0。

解析:物塊a和b以相同的速度一起作勻速直線運動,隔離物塊a,據二力平衡可知a在水平方向若受滑動摩擦力與勻速直線運動的條件矛盾,所以a不受滑動摩擦力,a和b的接觸面可以光滑也可以粗糙,既動摩擦因數有兩種可能μ1=0或μ1≠0;根據上面的分析知a和b間無摩擦力,隔離物塊b據二力平衡可知b與地面間一定有摩擦力,既μ2≠0。答案為(b、d)

例4 如圖8示,以水平力f壓物體a,這時a沿豎直牆壁勻速下滑,若物體a與牆面間的動摩擦因數為μ,a物體的質量為m,那麼a物體與牆面間的滑動摩擦力大小與重力大小的關係是()

a.f<mg  b.f>mg  c.f=mg  d.無法確定

解析:a沿豎直牆壁勻速下滑,據二力平衡可知,mg=μf,既f=mg/μ,通常情況下不做特殊說明時動摩擦因數μ<1,說明f>mg,答案為(b)

五、應用求力的大小

例1 水平地面上的物體,在水平拉力f作用下向前運動,當拉力f增大時,速度也隨之增大,物體所受的滑動摩擦力將(  )

a、增大  b、減小  c、不變  d、不能確定

解析:根據滑動摩擦力,滑動摩擦力與拉力無關、與相對運動的速度大小無關。答案為(c)

例2 質量為m的均勻長方形木料放在水平桌面上,木料與水平面間的動摩擦因數為μ,現用水平力f拉木料,如圖(9)示。當木料的離開桌面時,桌面對它的摩擦力等於多少?

解析:木料均勻,其重心在木料的幾何中心上,重力的作用線在支承面以內,木料與桌面之間的彈力大小仍為。滑動摩擦力只與正壓力和動摩擦因數有關,與接觸面積的大小無關,既滑動摩擦力為。

如果學生對物體重心的概念不清,理解不深就會誤認為,已有探出桌面之外,則對桌面的壓力只剩下,故摩擦力大小為μ。其實重心是重力的作用點,重力是物體每一小部分所受重力的合力。

例3 如圖10所示,物體a重40n,物體b重20n,a與b、b與地面間的動摩擦因數均為0.4。當用水平力向右拉動物體a時,試求:

(1)b物體所受的滑動摩擦力的大小和方向;

(2)a物體所受的地面滑動摩擦力的大小和方向。

解析:(1)物體b相對物體a向左滑動,物體a給物體b的滑動摩擦力方向向右,大小為。

(2)物體a相對地面向右滑動,地面給物體a的滑動摩擦力方向向向左,大小為。

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