“靜摩擦力”有一定的隐蔽性,因為它相對于接觸面是靜止的,可左、可右、還可以為零,若沒有一定的“功力”(呵呵)很難直接看出物體的運動趨勢;不像滑動摩擦力,它相對于接觸面是運動的,隻要比較接觸面方向上兩物體的速度大小,就可很容易的得出物體所受摩擦力的方向。
判斷“靜摩擦力”的方向有不少方法,用“趨勢”判斷其方向也不是最簡單的,但是,想清“趨勢”,對理解物體的相對運動很有好處,還可以提升觀察能力和思維能力。
接下來我們就來用“趨勢”判斷不同情況下物體受到的靜摩擦力的方向!
思路:
靜摩擦力方向:跟接觸面平行或相切,并且跟物體相對運動趨勢方向相反。
用“假設法”(假設接觸面光滑)——化靜為動
(注:“假設法”可以用在很多地方,隻要有未知情況,我們就可以把它假設成我們容易理解的那種情況,從而開始讨論問題,最終證明“假設錯誤”、“假設正确”或者“假設隻是其中的一種情況”等等)
例題1:(易)物體均靜止!
左圖:假設地面光滑,物體“相對于”地面将向右運動(這就叫“化靜為動”),則說明物體原來相對于地面有向右的趨勢,所以物體受到的靜摩擦力與該方向相反——沿地面向左!
(誤區排除:大家不要多想,“若地面光滑,人不就站不住了嗎?”,此處我們隻假設箱子與地面接觸的部分為光滑。——即:判斷哪個位置的摩擦力,就假設那個位置為光滑,其他位置情況不變!)
右圖:假設斜面光滑,物體“相對于”斜面将向下運動(這就叫“化靜為動”),則說明物體原來相對于斜面有向下的趨勢,所以物體受到的靜摩擦力與該方向相反——沿斜面向上!
例題2:(中)物體靜止
上圖中,物體受到的摩擦力向哪裡呢?
依舊假設箱子與斜面的接觸位置光滑,箱子會向哪個方向運動呢?
我們發現還是無法确定,這就是“趨勢”法的局限性。此題我們必須比較人的推力與箱子重力沿斜面向下的分力的大小,才能确定箱子的趨勢!
例題3:(中難)物體均靜止。
如圖1:此題有兩個接觸面,我們一個一個判斷。
(注意,判斷哪個面的摩擦力方向,就隻假設那個面為光滑,其他面情況不變!)
甲與乙的接觸面摩擦力
假設,甲與乙的接觸面光滑,物體甲将向右運動,所以......(如例題1的分析)其受到的靜摩擦力向左。
乙與地面間的摩擦力。
假設,乙與地面間為光滑,将物體甲與乙看做一個整體,其将向右運動,所以......(如例題1的分析)其受到的靜摩擦力向左。
如圖2:此題有兩個接觸面,我們一個一個判斷。
甲與乙的接觸面摩擦力
假設,甲與乙的接觸面光滑,由于物體甲沒有受到拉力的作用,所以甲将不動,所以甲原來相對于乙是沒有運動趨勢的!物體甲不受摩擦力!
乙與地面間的摩擦力
假設,乙與地面間為光滑,将物體甲與乙看做一個整體,其将向右運動,所以......(如例題1的分析)其受到的靜摩擦力向左。
受力如下圖:
圖2中,同學們總是覺得“乙在拉力F的作用下要從甲與地面之間抽出來,甲乙之間有趨勢啊?甲乙之間應該有靜摩擦力啊?”
百思不得其解!!!???
其實他是犯了我上面強調的那個問題!
研究哪個接觸面的摩擦力就假設哪個接觸面光滑,其它接觸面情況不變。研究甲乙之間的摩擦力時,隻能假設甲乙之間是光滑的,地面仍然是粗糙的,這樣好理解了。甲乙之間光滑,物體乙由于地面的摩擦力是不會動的,所以甲乙之間沒有趨勢,也就沒有摩擦力,而乙與地面之間有摩擦力!
大家體會上圖,用手輕推箱子,箱子不動,上面小朋友的PP會感覺到有摩擦力嗎?
例題4:(難)
自行車前後輪的摩擦力判斷。
要區分“主動輪”和“從動輪”!自行車後輪為主動輪。
摩擦力對于“主動輪”為“阻力”,摩擦力對于“從動輪”為動力!
接下來,我們用“趨勢”判斷。
後輪:
後輪為主動輪,假設地面光滑,後輪在軸承的帶動下繼續順時針轉動,與地面的接觸位置相對于地面向後運動,所以後輪原來受到地面給它的向前的靜摩擦力!(此摩擦力就是自行車向前運動的動力!)
前輪:
前輪為從動輪,前輪的轉動是依靠地面給他的摩擦力的!
假設前輪與地面的接觸位置光滑,自行車在向前運動時,前輪是不會轉的,前輪相對于地面的接觸位置向前平動,所以......前輪受到地面向後的摩擦力!此力構成自行車前進方向的阻力。
汽車車輪也是如此分析,汽車的牽引力就是主動輪受到的地面給它的摩擦力。
補充:車輪與地面是“靜摩擦力”?自行車不是在動嗎?車輪不是在轉嗎?如下圖:熊貓不是在向上運動嗎?熊貓的爪子與樹之間是靜摩擦力嗎?
這個問題請同學們根據所學的内容自己分析!
例題5:(難)
左邊的輪為主動輪,右邊的輪為從動輪,判斷P、Q、M、N各處受到的摩擦力方向?
由于左輪為“主動輪”,假設PQ之間光滑,P在輪軸的帶動下繼續順時針轉動,相對于Q點将向上運動,所以P受到的摩擦力向下;同理Q受到的摩擦力向上。
右輪為“從動輪”,假設MN之間光滑,N随皮帶繼續順時針向下運動,而M将不動,此時M相對于N有向上的運動趨勢,所以M受到向下的摩擦力!同理,N受到向上的摩擦力。
如圖所示:
總結:
還是那就話,用“趨勢”的方法判斷靜摩擦力的方向不是最好的,但是這種方法更能體現物理的本質,所以建議大家将上面的例子好好分析吃透。
更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!