一、滑動摩擦力的方向
與接觸面相切,與彈力方向垂直,滑動摩擦力方向與相對運動方向相反,一個接觸面就發生一個摩擦力。
☞相對運動是指兩個接觸面間的相對運動,是受力物體相對施力物體。
滑動摩擦力方向既可以與運動方向相同或夾角為銳角(正功,動力),也可以與運動方向相反或夾角為鈍角(負功,阻力),也可以與運動方向垂直(不用功)。
[what]有滑動摩擦力與運動方向垂直的嗎?有,如把一面團豎直上抛,用刀橫向一削。
怎麼确定滑動摩擦力的方向?
先确定相對運動方向,然後與相對運動方向相反。
例:如圖所示,
水平傳送帶的皮帶以恒定的速度v運動,一個質量為m的小物塊以一定的水平初速度v垂直皮帶邊緣滑上皮帶,假設皮帶足夠大,物塊與皮帶間的動摩擦因數為μ,
(1)分析說明物塊在皮帶上做什麼運動?
(2)物塊在皮帶上運動的整個過程中,摩擦力對物塊做的功及生的熱。
(3)物塊在皮帶上運動的速度最小值。
例:物體M位于斜面上,受到平行于斜面的水平力F的作用處于勻速直線運動狀态,如圖所示,
如果将外力F撤去,則物體()
A.會沿斜面下滑
B.摩擦力方向一定變化
C.摩擦力變大
D.摩擦力變小
例:如圖所示,
質量為m的物體放在水平放置的鋼闆C上與闆的動摩擦因數為μ,由于光滑導槽A、B的控制物體隻能沿水平導槽運動現使鋼闆以速度v₁向右運動,同時用力F沿導槽的方向拉動物體使物體以速度v₂沿導槽運動,則F的大小為?
例:在廣場遊玩時,一個小孩将一充有氫氣的氣球用細繩系于一個小石塊上,并将小石塊放置于水平地面上.已知小石塊的質量為m₁,氣球(含球内氫氣)的質量為m₂,氣球體積為V,空氣密度為ρ(V和ρ均視作不變量),風沿水平方向吹,風速為v.已知風對氣球的作用力f=ku(式中k為一已知系數,u為氣球相對空氣的速度)開始時,小石塊靜止在地面上,如圖所示,
(1)若風速v在逐漸增大,小孩擔心氣球會連同小石塊一起被吹離地面,試判斷是否會出現這一情況,并說明理由
(2)若細繩突然斷開,已知氣球飛上天空後,在氣球所經過的空間中的風速v保持不變量,求氣球能達到的最大速度的大小。
【解析】物體在空氣中運動時所受空氣阻力與滑動摩擦力情況相似,所以可利用上述知識解決空氣阻力問題,特别是當有風時.此時應有:空氣或風)對物體的作用力與物體相對空氣(或風)的運動方向相反,而與空氣(或風)相對物體的運動方向相同。
二、滑動摩擦力的大小
f=μFN
μ為動摩擦因數,不是靜摩擦因數;FN為壓力(彈力)。
滑動摩擦力大小與相對運動速度大小無關(一點小關系,忽略不計),與接觸面大小無關(彈力按接觸面比例分攤)。
例:如圖所示,
有兩條黑、白毛巾交替折疊地放在地面上,白毛巾的中部用線與牆壁連接,黑毛巾的中部用線拉住.設線均水平,若每條毛巾的質量均為,毛巾之間及毛巾與地面之間的摩擦因數為μ.欲将黑、白毛巾分離開來,則将黑毛巾勻速拉出需加的水平力為5μmg。
☞f=μmg隻是巧合而已。
三、滑動摩擦力做功
滑動摩擦力既可以做正功(如水平傳送帶起始階段),也可以做負功(如滑塊在水平面上滑行做減速運動),也可以不做功(如擦黑闆對黑闆刷對負功,對黑闆不做功)。
滑動摩擦力對一對系統一定做負功(摩擦生熱),靜摩擦力對一對系統不做功(不會生熱)。
四、相互作用關系
相互作用力是一對同性質的力,A對B是滑動摩擦,則B對A也一定是滑動摩擦。
五、動摩擦因數的測量
例:在探究“摩擦力的大小與什麼因素有關”的實驗中,選用的器材有:正方體木塊、讀數準确的彈簧測力計、粗糙程度均勻的長木塊、棉布、毛巾等。
(1)在采用如圖甲所示的實驗裝置測量木塊與長木闆之間的摩擦力時,發現很難保持彈簧測力計示數的穩定,很難讀數。請分析其原因是什麼。
(2)為解決上述問題,某同學對實驗裝置進行了改進,如圖乙所示。請說明利用該裝置是如何測出木塊與長木闆之間的摩擦力的。
(3)用如圖乙所示的實驗裝置進行實驗時,為什麼能解決上述問題?
【解答】(1)很難保持木塊做勻速直線運動。
(2)當拉動長木闆時,木塊處于靜止狀态,根據二力平衡的條件,彈簧測力計的示數等于摩擦力的大小。
(3)因為無論長木闆是否做勻速直線運動,木塊都處于靜止狀态,容易讀數。
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