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浅谈摩擦力易混淆知识点

 

摩擦力在日常生活和生产实践中有很多实例,学生也有比较丰富的感性认识,但是,这并不代表学生深刻领会了摩擦力的物理内涵。笔者在这一节教学中,发现学生在几个问题的理解上容易出现偏差,须特别注意,现总结如下:

1.      摩擦力中的“相对运动”和“运动”

相对运动是指以与研究对象相接触的物体(或施力物体)为参考系,而“运动”一般是指以地面或者相对地面静止的物体为参考系。

1        摩擦力产生条件与“相对”

产生摩擦力的条件之一是物体之间有相对运动或相对运动趋势,而不是物体有运动或运动趋势,也就是说物体是否受到摩擦力与物体是否运动无关,运动的物体可能不受摩擦力,静止的物体可能受到摩擦力。

例如a.两本书叠放在一起,在推力作用下沿桌面以共同的速度运动,两个物体相对地面都是运动的,但它们之间没有相对运动,因而没有摩擦力,

b.用手握住粉笔盒,使其静止在空中,粉笔盒是静止的,但是手与粉笔盒之间有静摩擦力。

2        摩擦力的方向与“相对”

摩擦力的方向总是沿着接触面,与相对运动或相对运动趋势方向相反,而不是与运动方向相反。所以,摩擦力的方向与运动方向无关,可以与运动方向成任意角。

例如:a.汽车制动,摩擦力方向与运动方向相反

      b.将一小物块轻放到水平传送带上,在刚开始的一小段时间内有摩擦力并且方向与运动方向一致。如图1所示。

      c.自行车在平直路面转弯,速度方向沿切线方向,而摩擦力却沿半径指向圆心,与速度方向垂直。

      d.人在电梯上加速上升,速度方向斜向上,但摩擦力水平向右,二者夹角成一定角度。如图2所示。

  

 

 

 

1                            2

 

3)摩擦力的作用效果与“相对”

摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,而非运动,所以对于物体的运动而言,摩擦力可以是阻力也可以是动力。

例如:a.书在水平桌面上向前滑动,摩擦力与运动方向相反,是阻力。

      b.人向前行走,脚和路面间的静摩擦力也向前,是动力。

2.静止的物体可能受到静摩擦力,也可能受到滑动摩擦力运动的物体可能受到滑动摩擦力,也可能受到静摩擦力。

例如:a.书放在桌面上,轻推书,书却未动,桌面受到书施加的静摩擦力;增大推力,书被推动,书与桌面产生相对运动,桌子未动,却受到滑动摩擦力作用。

b.给放在水平桌面上的粉笔盒施加一个推力作用,使其运动,运动的粉笔盒受到滑动摩擦力;手握粉笔盒在空中运动,粉笔盒是运动的,但却受到施加的静摩擦力。

3.求摩擦力的大小时,应先分清是滑动摩擦力还是静摩擦力。

对于滑动摩擦力,可以利用公式f =μN求解,摩擦力的大小与正压力成正比(注意正压力是指垂直于接触面的力),也可利用二力平衡来求解。

对于静摩擦力,不与正压力成正比,在达到最大静摩擦力之前,随着沿接触面方向的外力增大而增大。

例如:a.物体放在粗糙水平面上,在水平拉力F作用下沿水平方向运动,滑动摩擦力f与物体的正压力成正比。

      b.水平力F作用物体静止在粗糙的墙面上,随着F的增大即正压力的增大,静摩擦力并不随F的增大而增大,始终等于G.。如图所示。

 

 

 

在重力、弹力、摩擦力这三个力中,摩擦力是难点又是高考考查的一个热点,因此,要熟练掌握摩擦力产生的条件、大小和方向,尤其是对易混淆知识点的掌握,应更加重视。下面以几道高考题为例做一简单说明。

1如图所示,为了节省能源,某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯运转的很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,在匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示。那么说法正确的是(  

A.    顾客始终受到三个力的作用

B.     顾客始终处于超重状态

C.     顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下

D.    顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下

【解析】本题是2009年安徽理综卷中的试题,主要考察            物体的受力分析,但关键还是对于摩擦力的分析。

在慢慢加速的过程中,顾客是运动的,但却相对台阶保持静止且有水平向左的运动趋势,因此顾客受到的静摩擦力水平向右,电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上方,由牛顿第三定律,它的反作用力即人对电梯的作用力方向指向左下方;在匀速运动的过程中,顾客虽然是运动的,但与电梯保持相对静止且没有相对运动趋势,因此顾客与电梯间的摩擦力等于零,顾客对扶梯的作用力仅剩下压力,方向竖直向下.故选C.

2如图所示,一物块置于水平地面上。当用与水平方向成60°角的力F1

拉物块时,物块做匀速直线运动;当该用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动。若F1 F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为(  )              F1

F2

60°      30°

 

A. - 1     B.2 -        C. -          D.1 - 

【解析】本题是2010年新课标全国卷试题,考察摩擦力的计算。

当用F1拉物体时,由平衡条件知,f 1=F1 cos60°,又由滑动摩擦力公式知,

f 1=μmg - F1 sin60°);当用F2推物体时,由平衡条件知,f 2=F2cos30°,又由滑动摩擦力公式知,f2=μmg +F2 sin30°);又F1= F2,求得μ=2 - 

故选B