求物體間相互作用的摩擦力大小和方向是初二物理的重要題型,也是物理中考的常考題型本文就例題詳細解析這類題型的解題方法,希望能給初二、初三學生的物理學習帶來幫助。
例題
現有3塊相同的磚,每塊磚重為10N,一人用豎直的兩闆将三塊磚如圖所示夾起,求“2号”磚左側和右側各自所受的摩擦力大小和方向。
解題過程:
1、把三塊磚作為整體進行受力分析
在豎直方向上,三塊磚受到豎直向下的重力G總,“1号”磚左側闆對它們作用的豎直向上的摩擦力f1,“3号”磚右側闆對它們作用的豎直向上的摩擦力f2;
根據物體受力平衡的條件:三塊磚處于靜止狀态,則三塊磚在豎直方向上的受力和為零,即G總=f1 f2;
根據題目中的條件:三塊磚相同,兩塊闆相同,則“1号”磚左側闆對它們作用的豎直向上的摩擦力f1=“3号”磚右側闆對它們作用的豎直向上的摩擦力f2;
根據題目中的條件:每塊磚重為10N,則三塊磚受到的總重力G總=10*3=30N;
根據結論:G總=f1 f2,G總=30N,f1=f2,則f1=f2=15N;
2、對“1号”磚進行受力分析
在豎直方向上,“1号”磚受到豎直向下的重力G,左側闆對它作用的豎直向上的摩擦力f1,“2号”磚對它作用的摩擦力f3;
根據物體受力平衡的條件:“1号”磚處于靜止狀态,則“1号”磚在豎直方向上的受力和為零;
根據題目中的條件和結論:“1号”磚的重力G=10N,左側闆對它作用的豎直向上的摩擦力f1=15N,則“2号”磚對它作用的摩擦力f3=f1-G=5N,方向為豎直向下;
根據相互作用力的關系和結論:一對相互作用力的大小相等、方向相反,“2号”磚對“1号”磚作用的摩擦力f3=f1-G=5N,方向為豎直向下,則“1号”磚對“2号”磚作用的摩擦力f4=f3=5N,方向為豎直向上;
3、對“2号”磚進行受力分析
在豎直方向上,“2号”磚受到豎直向下的重力G,“1号”磚對它作用的豎直向上的摩擦力f4,“3号”磚對它作用的摩擦力f5;
根據物體受力平衡的條件:“2号”磚處于靜止狀态,則“2号”磚在豎直方向上的受力和為零;
根據題目中的條件和結論:“2号”磚的重力G=10N,“1号”磚對它作用的豎直向上的摩擦力f4=5N,則“3号”磚對它作用的摩擦力f5=G-f4=5N,方向為豎直向上;
所以,“2号”磚左側和右側所受的摩擦力大小均為5N,方向均為豎直向上。
結語
解決本題的關鍵是選擇不同的受力分析對象,根據二力平衡條件和相互作用力的關系,對物體間的相互作用的摩擦力進行大小和方向的判定。
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