摩擦力中的不能說

2022-12-27 20:24:05 字數 2467 閱讀 2571

摩擦力的分析是中學物理的乙個重點,也是乙個難點,要掌握好這個重點,突破這個難點,應注意以下幾個「不能說」。

1. 不能說摩擦力就一定是滑動摩擦力

在計算摩擦力的大小時,必須先分析物體的運動狀態,判明物體間是相對滑動還是相對靜止。因為靜摩擦力的大小隨著物體運動趨勢強弱變化而變化,取值在0與最大靜摩擦力之間;滑動摩擦力就只能用公式計算。

[例1] 如圖1所示,物體與牆之間的動摩擦因數。若用外力f=50n水平壓在重24n的物體上時,物體沿牆面下滑,物體與牆之間的摩擦力為 ;若用外力f=100n水平壓在該物體上,恰好使物體靜止,物體與牆之間的摩擦力為 。

圖1解析:當外力f=50n時,物體沿牆面下滑,物體與牆之間的摩擦力為滑動摩擦。只能用公式計算。物體對牆的壓力為,物體與牆之間的摩擦力。

當f=100n時,物體恰好處於靜止,物體與牆之間的摩擦力為靜摩擦,由於物體受到的靜摩擦力與重力平衡,因此。

2. 不能說摩擦力的方向與物體的運動方向相反

摩擦力的方向總是與接觸面相切,靜摩擦力的方向與相互接觸的物體間的相對運動趨勢的方向相反;滑動摩擦力的方向與相互接觸的物體間的相對運動方向相反。而不是與物體的運動方向相反。

[例2] 如圖2是主動輪p通過皮帶帶動從動輪q的示意圖,a與b、c與d分別是皮帶與輪緣相互接觸的點,如果皮帶不打滑,當主動輪p沿順時針方向旋轉時,a、b、c、d各點所受摩擦力的方向( )

a. 向上,向下,向下,向上

b. 向下,向上,向下,向上

c. 向下,向上,向上,向下

d. 向上,向下,向上,向下

圖2解析:設主動輪p與皮帶間無摩擦力,則當p順時針起動時,p與皮帶間將打滑,此時b點將相對於a點向上運動。實際上,p與皮帶間沒有打滑,可見b點相對於a點有向上運動趨勢,反之a點相對於b點有向下運動趨勢,所以a、b兩點受到的摩擦力的方向分別為向上、向下。

同理,可得c、d兩點受到的摩擦力的方向為向上、向下。本題選d。

3. 不能說靜止的物體受到的摩擦力必定是靜摩擦力,運動的物體受到的摩擦力必定是滑動摩擦力。

[例3] 如圖3所示,b置於光滑的水平面上,a置於b的上面,且a、b接觸面粗糙。在(1)中a、b在水平力f作用下,一起向右作加速運動,在(2)中a用輕繩水平拉住,b在f的作用下,向右運動。試分析a、b之間的摩擦力。

圖3解析:在(1)中a、b一起向右做加速運動,但a與b保持相對靜止,a向右作加速運動,必受到向右的力的作用,這個力就是b給a的向右的靜摩擦力。

在(2)中,b相對於a向右運動,a相對地面靜止不動,a、b之間的摩擦力是滑動摩擦力,b給a的向右的滑動摩擦力。

4. 不能說摩擦力的方向沿速度的方向

摩擦力的方向可能與物體的運動方向相同,可能與物體的運動的方向相反,還可能與物體運動方向成一夾角。

[例4] 如圖4所示,物體a靜止在勻速轉動的圓盤上,試判斷a所受靜摩擦力的方向。

圖4解析:對a進行受力分析:受豎直向下的重力和豎直向上支援力,a又隨圓盤一起做勻速圓周運動,需要的向心力就只有圓盤對a的靜摩擦力提供,方向指向圓心。

摩擦力的方向與物體的運動方向成角。

5. 不能說中的一定小於1

為物體接觸面間的動摩擦因數,主要是由兩物體接觸面的材料和物體間接觸面的粗糙程度決定。從摩擦產生的機理看:動摩擦因數可以等於或大於1。

例如:平整、潔淨而緊密接觸的銅與銅之間的摩擦因數是1.6。

[例5] 質量為的物體放在傾角為的固定斜面上,物體將沿斜面勻速下滑,求物體與斜面間的動摩擦因數。

圖5解析:對物體進行受力分析,如圖5所示,因為物體做勻速運動,所以有:

得:。討論:當時,;當時,;當時。

6. 不能說中的就是重力

表示物體受到的正壓力,不一定等於物體的重力,甚至可以與重力無關。在例5中物體對斜面的壓力在大小上等於重力的乙個分力,即,方向垂直於斜面向下。在例1中,物體對豎直牆面的壓力大小等於外力f,方向垂直於牆面。

7. 不能說摩擦力做功就一定要損失機械能,並且損失的機械能轉化為內能

摩擦力既可做動力,又可做阻力,因此摩擦力既可做正功,又可以做負功。一對靜摩擦力做功,機械能不發生轉化;一對滑動摩擦力做的功等於系統減少的機械能,等於轉化的內能。

[例6] 如圖6,質量為的小木塊a以水平初速度衝上質量為m,長為,置於光滑水平面上的木板b上,並正好不從b上掉下,a、b間的動摩擦因數為。求此過程產生的內能。

圖6解析:a滑上b後,a、b之間的滑動摩擦力的方向如圖6所示,其大小f=。設當a恰好滑到b的末端時,二者具有共同速度。

對a:f與物體的運動方向相反,做負功,;

由動能定理:①

對b:與物體的運動方向相同,做正功,;

由動能定理:②

摩擦力對系統所做功③

將①②代入③得滑動摩擦力對系統所做功:

8. 不能說摩擦力只能起阻力作用

一談到摩擦力,就錯誤地認為摩擦力總是阻礙物體的運動,是阻力。摩擦力總是阻礙相互接觸的物體間的相對運動,而不一定阻礙物體的運動。其實物體受的摩擦力既可作動力,也可作阻力。

在例3(1)中a受b給的向右的靜摩擦力,就起著動力的作用,在例6中,滑動摩擦力f對a是阻力,滑動摩擦力對b是動力。

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