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剖析滑動摩擦力的知識點
剖析滑動摩擦力的知識點
內(nèi)蒙通遼市奈曼一中 隋景忠

  一個物體在另一個物體表面上相對于另一個物體滑動的時候,要受到另一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(chǎn)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(chǎn)生滑動摩擦力必須同時具備這四個條件,缺少任何一個條件,都不能產(chǎn)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(shù)為μ,B在水平面上,A與豎直面接觸,A、B通過定滑輪連接在一起,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系。

 

  二、物體對接觸面的壓力

 

  壓力即為作用在支持面上且與作用面垂直的力。其大小不一定等于物體的重力,以后的學習過程中我們會知道壓力可能大于重力,可能小于重力,還可能等于重力,也可能與重力無關。但是不論支持面是什么樣的,也不論物體受力情況如何復雜,物體對支持面的正壓力和支持面對物體的支持力,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持力來求得正壓力的。

 

 

  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,而不是相對于別的物體(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一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(shù)為μ,物體A處于水平放置的長木板B上,現(xiàn)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:由于

,故A相對于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(shù)μ

 

  動摩擦因數(shù),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(shù)μ<1。

 

  例1 動摩擦因數(shù)的大?。ā 。?/span>

 

  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(shù)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;那么此時木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)?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后就能理解)

 

 

  解析:設木塊的質量為m,重力的兩個分力

=mgcos
=mgsin
,據(jù)二力平衡知F=
,既mgsin
=μmgcos
,μ=tan
。

 

  例3 如圖所示,在水平地面上疊放著AB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AB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(shù)μ1B與地面間的動摩擦因數(shù)μ2有可能是( ?。?/span>

 

 

  A、μ1=0,μ2=0;

 

  B、μ1=0,μ2≠0;

 

  C、μ1≠0,μ2=0;

 

  D、μ1≠0,μ2≠0。

 

  解析:物塊AB以相同的速度一起作勻速直線運動,隔離物塊A,據(jù)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(shù)有兩種可能μ1=0或μ1≠0;根據(jù)上面的分析知A和B間無摩擦力,隔離物塊B據(jù)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沿豎直墻壁勻速下滑,若物體A與墻面間的動摩擦因數(shù)為μ,A物體的質量為m,那么A物體與墻面間的滑動摩擦力大小與重力大小的關系是()

 

 

  A.F<mg  B.F>mg  C.F=mg  D.無法確定

 

  解析:A沿豎直墻壁勻速下滑,據(jù)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(shù)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( ?。?/span>

 

  A、增大  B、減小  C、不變  D、不能確定

 

  解析:根據(jù)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(shù)為μ,現(xiàn)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于多少?

 

 

  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(nèi),木料與桌面之間的彈力大小仍為

?;瑒幽Σ亮χ慌c正壓力和動摩擦因數(shù)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(shù)均為0.4。當用水平力向右拉動物體A時,試求:

 

 

 ?。?)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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