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高中物理的困惑 突破静摩擦力

更新时间:作者:小小条

“静摩擦力”有一定的隐蔽性,因为它相对于接触面是静止的,可左、可右、还可以为零,若没有一定的“功力”(呵呵)很难直接看出物体的运动趋势;不像滑动摩擦力,它相对于接触面是运动的,只要比较接触面方向上两物体的速度大小,就可很容易的得出物体所受摩擦力的方向。

判断“静摩擦力”的方向有不少方法,用“趋势”判断其方向也不是最简单的,但是,想清“趋势”,对理解物体的相对运动很有好处,还可以提升观察能力和思维能力。


接下来我们就来用“趋势”判断不同情况下物体受到的静摩擦力的方向!

高中物理的困惑 突破静摩擦力

思路:

静摩擦力方向:跟接触面平行或相切,并且跟物体相对运动趋势方向相反。

用“假设法”(假设接触面光滑)——化静为动

(注:“假设法”可以用在很多地方,只要有未知情况,我们就可以把它假设成我们容易理解的那种情况,从而开始讨论问题,最终证明“假设错误”、“假设正确”或者“假设只是其中的一种情况”等等)

例题1:(易)物体均静止!

左图:假设地面光滑,物体“相对于”地面将向右运动(这就叫“化静为动”),则说明物体原来相对于地面有向右的趋势,所以物体受到的静摩擦力与该方向相反——沿地面向左!

(误区排除:大家不要多想,“若地面光滑,人不就站不住了吗?”,此处我们只假设箱子与地面接触的部分为光滑。——即:判断哪个位置的摩擦力,就假设那个位置为光滑,其他位置情况不变!)

右图:假设斜面光滑,物体“相对于”斜面将向下运动(这就叫“化静为动”),则说明物体原来相对于斜面有向下的趋势,所以物体受到的静摩擦力与该方向相反——沿斜面向上!

例题2:(中)物体静止

上图中,物体受到的摩擦力向哪里呢?

依旧假设箱子与斜面的接触位置光滑,箱子会向哪个方向运动呢?

我们发现还是无法确定,这就是“趋势”法的局限性。此题我们必须比较人的推力与箱子重力沿斜面向下的分力的大小,才能确定箱子的趋势!


例题3:(中难)物体均静止。

如图1:此题有两个接触面,我们一个一个判断。

(注意,判断哪个面的摩擦力方向,就只假设那个面为光滑,其他面情况不变!)

甲与乙的接触面摩擦力

假设,甲与乙的接触面光滑,物体甲将向右运动,所以......(如例题1的分析)其受到的静摩擦力向左。

乙与地面间的摩擦力。

假设,乙与地面间为光滑,将物体甲与乙看做一个整体,其将向右运动,所以......(如例题1的分析)其受到的静摩擦力向左。

如图2:此题有两个接触面,我们一个一个判断。

甲与乙的接触面摩擦力

假设,甲与乙的接触面光滑,由于物体甲没有受到拉力的作用,所以甲将不动,所以甲原来相对于乙是没有运动趋势的!物体甲不受摩擦力!

乙与地面间的摩擦力

假设,乙与地面间为光滑,将物体甲与乙看做一个整体,其将向右运动,所以......(如例题1的分析)其受到的静摩擦力向左。

受力如下图:

图2中,同学们总是觉得“乙在拉力F的作用下要从甲与地面之间抽出来,甲乙之间有趋势啊?甲乙之间应该有静摩擦力啊?”

百思不得其解!!!???

其实他是犯了我上面强调的那个问题!

研究哪个接触面的摩擦力就假设哪个接触面光滑,其它接触面情况不变。研究甲乙之间的摩擦力时,只能假设甲乙之间是光滑的,地面仍然是粗糙的,这样好理解了。甲乙之间光滑,物体乙由于地面的摩擦力是不会动的,所以甲乙之间没有趋势,也就没有摩擦力,而乙与地面之间有摩擦力!

大家体会上图,用手轻推箱子,箱子不动,上面小朋友的PP会感觉到有摩擦力吗?


例题4:(难)

自行车前后轮的摩擦力判断。

要区分“主动轮”和“从动轮”!自行车后轮为主动轮。

摩擦力对于“主动轮”为“阻力”,摩擦力对于“从动轮”为动力!

接下来,我们用“趋势”判断。

后轮:

后轮为主动轮,假设地面光滑,后轮在轴承的带动下继续顺时针转动,与地面的接触位置相对于地面向后运动,所以后轮原来受到地面给它的向前的静摩擦力!(此摩擦力就是自行车向前运动的动力!)

前轮:

前轮为从动轮,前轮的转动是依靠地面给他的摩擦力的!

假设前轮与地面的接触位置光滑,自行车在向前运动时,前轮是不会转的,前轮相对于地面的接触位置向前平动,所以......前轮受到地面向后的摩擦力!此力构成自行车前进方向的阻力。

汽车车轮也是如此分析,汽车的牵引力就是主动轮受到的地面给它的摩擦力。

补充:车轮与地面是“静摩擦力”?自行车不是在动吗?车轮不是在转吗?如下图:熊猫不是在向上运动吗?熊猫的爪子与树之间是静摩擦力吗?

这个问题请同学们根据所学的内容自己分析!

例题5:(难)

左边的轮为主动轮,右边的轮为从动轮,判断P、Q、M、N各处受到的摩擦力方向?

由于左轮为“主动轮”,假设PQ之间光滑,P在轮轴的带动下继续顺时针转动,相对于Q点将向上运动,所以P受到的摩擦力向下;同理Q受到的摩擦力向上。

右轮为“从动轮”,假设MN之间光滑,N随皮带继续顺时针向下运动,而M将不动,此时M相对于N有向上的运动趋势,所以M受到向下的摩擦力!同理,N受到向上的摩擦力。

如图所示:


总结:

还是那就话,用“趋势”的方法判断静摩擦力的方向不是最好的,但是这种方法更能体现物理的本质,所以建议大家将上面的例子好好分析吃透。

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