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剖析滑动摩擦力的知识点
来源查字典物理网| 2015-07-20 发表| 物理教研分类:教法学法

物理教研

一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力就叫滑动摩擦力。希望同学们在学习的过程中要注意以下知识点的理解和应用。

一、摩擦力产生的条件

1.两个物体相互直接接触;2.两个物体互相挤压;3.接触面粗糙;4.两个物体间有相对运动。要产生滑动摩擦力必须同时具备这四个条件,缺少任何一个条件,都不能产生滑动摩擦力。

例1 如图1,A、B两物体所接触的平面的动摩擦因数为μ,B在水平面上,A与竖直面接触,A、B通过定滑轮连接在一起,A匀速下落,试分析A与竖直面有无滑动摩擦力。

解析:A与竖直面接触、相对运动且接触面粗糙,但无挤压,A不受滑动摩擦力。

例2 如图2,木板B以的对地速度向右滑动,物体A此时以的对地速度向右滑动,A与B接触,且接触面粗糙,问A和B之间有无滑动摩擦力

解析:满足两个物体相互直接接触、互相挤压、接触面粗糙,但,所以A与B无相对运动,即A与B间无滑动摩擦力。

注意:确定滑动摩擦力有无时一定要把握好运动和相对运动的关系。

二、物体对接触面的压力压力即为作用在支持面上且与作用面垂直的力。其大小不一定等于物体的重力,以后的学习过程中我们会知道压力可能大于重力,可能小于重力,还可能等于重力,也可能与重力无关。但是不论支持面是什么样的,也不论物体受力情况如何复杂,物体对支持面的正压力和支持面对物体的支持力,总是一对作用力和反作用力,所以许多情况下都是通过求物体所受支持力来求得正压力的。

注意:通过如图3所示的物体静止情况下的压力大小,就说明压力与重力无关。

三、滑动摩擦力的方向判断

滑动摩擦力与相对运动方向相反,所谓“相对运动”是指相对接触的物体,而不是相对于别的物体(比如水平地面)。

例1 如图4所示,质量为2㎏的物体,在的水平面上向右运动,在运动过程中还受到一个水平向左的大小为5N的拉力F的作用,分析物体受到的滑动摩擦力方向。

解析:错误的思路是物体所受外力方向既为此题物体的相对运动方向,相对运动方向向左,滑动摩擦力向右。

正确的思路是物体的相对运动方向与外力F无关,此题中相对运动方向为物体对地的速度方向。所以,滑动摩擦力向左,与力F同向。

例2 如图5,A、B两物体所接触的平面的动摩擦因数为μ,物体A处于水平放置的长木板B上,现让A、B都向右运动,且,分析物块A是否受到摩擦力?方向如何?

解析:由于,故A相对于B水平向左运动,因而A所受B的滑动摩擦力方向水平向右。A受滑动摩擦力,方向水平向右。

注意:“相对运动”是指相对接触的物体的运动。

四、动摩擦因数μ

动摩擦因数,是由相互接触的两个物体的材料及粗糙程度决定的。与接触面积无关,通常情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ<1。

例1 动摩擦因数的大小(  )

A、跟滑动摩擦力的大小成正比

B、跟正压力的大小成正比

C、跟相对运动的速度大小有关

D、跟相互接触的两物体的材料和接触面粗糙情况有关

解析:动摩擦因数与压力无关、与接触面积大小无关、与滑动摩擦力的大小无关、与相对运动的速度大小无关,所以答案为(D)

例2 一木块沿倾角为θ的固定斜面匀速下滑;那么此时木块与斜面间的动摩擦因数?多大?(此题涉及第一章力的合成和分解知识,学习力的力的合成和分解后就能理解)

解析:设木块的质量为m,重力的两个分力=mgcos=mgsin,据二力平衡知F=,既mgsin=μmgcos,μ=tan

例3 如图所示,在水平地面上叠放着A、B两个长方形物块,F是作用在物块B上沿水平方向的力,物块A和B以相同的速度一起作匀速直线运动。由此可知,A、B间动摩擦因数μ1和B与地面间的动摩擦因数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:物块A和B以相同的速度一起作匀速直线运动,隔离物块A,据二力平衡可知A在水平方向若受滑动摩擦力与匀速直线运动的条件矛盾,所以A不受滑动摩擦力,A和B的接触面可以光滑也可以粗糙,既动摩擦因数有两种可能μ1=0或μ1≠0;根据上面的分析知A和B间无摩擦力,隔离物块B据二力平衡可知B与地面间一定有摩擦力,既μ2≠0。答案为(B、D)

例4 如图8示,以水平力F压物体A,这时A沿竖直墙壁匀速下滑,若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,A物体的质量为m,那么A物体与墙面间的滑动摩擦力大小与重力大小的关系是()

A.Fmg  C.F=mg  D.无法确定

解析:A沿竖直墙壁匀速下滑,据二力平衡可知,mg=μF,既F=mg/μ,通常情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ<1,说明F>mg,答案为(B)

五、应用求力的大小

例1 水平地面上的物体,在水平拉力F作用下向前运动,当拉力F增大时,速度也随之增大,物体所受的滑动摩擦力将(  )

A、增大  B、减小  C、不变  D、不能确定

解析:根据滑动摩擦力,滑动摩擦力与拉力无关、与相对运动的速度大小无关。答案为(C)

例2 质量为m的均匀长方形木料放在水平桌面上,木料与水平面间的动摩擦因数为μ,现用水平力F拉木料,如图(9)示。当木料的离开桌面时,桌面对它的摩擦力等于多少?

解析:木料均匀,其重心在木料的几何中心上,重力的作用线在支承面以内,木料与桌面之间的弹力大小仍为。滑动摩擦力只与正压力和动摩擦因数有关,与接触面积的大小无关,既滑动摩擦力为

如果学生对物体重心的概念不清,理解不深就会误认为,已有探出桌面之外,则对桌面的压力只剩下,故摩擦力大小为μ。其实重心是重力的作用点,重力是物体每一小部分所受重力的合力。

例3 如图10所示,物体A重40N,物体B重20N,A与B、B与地面间的动摩擦因数均为0.4。当用水平力向右拉动物体A时,试求:

(1)B物体所受的滑动摩擦力的大小和方向;

(2)A物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向。

解析:(1)物体B相对物体A向左滑动,物体A给物体B的滑动摩擦力方向向右,大小为

(2)物体A相对地面向右滑动,地面给物体A的滑动摩擦力方向向向左,大小为

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