
判斷靜摩擦力有無的方法
靜摩擦力與滑動摩擦力對比
兩物體相互接觸且有彈力(擠壓)
1、滑動摩擦力的產(chǎn)生條件
2、滑動摩擦力的方向能否與物體運動方向相同?
滑動摩擦力的方向可以與物體運動的方向相同,也可以相反,但一定與相對運動的方向相反。
挑戰(zhàn)一下:能否把兩本書“粘”在一起? 不用膠水!
互相接觸的物體相對靜止時,是不是也可能產(chǎn)生摩擦力?
1、靜摩擦力定義:相互接觸的兩個物體之間只有相對運動的趨勢,而沒有相對運動,這時就會在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動趨勢的力,這種力叫作靜摩擦力。
用力推箱子,箱子有相對運動趨勢,但沒動,這時箱子一定受到一個阻礙其相對運動趨勢的力。
相互接觸,且有彈力(擠壓)
2、靜摩擦力的產(chǎn)生條件:
下圖中的物體都處于靜止狀態(tài),有靜摩擦力的是( )
靜摩擦力的方向總是沿著接觸面,并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。(作用點在接觸面、受力物體上)
物塊可看成質(zhì)點,且都保持靜止
若接觸面是曲面,則與接觸面相切
(1)靜摩擦力的方向:總是沿著接觸面,并且跟物體相對運動趨勢方向相反。
(2)“相對”于“誰”: 相對于接觸的物體,而不是一定相對于地面。
(3)判斷方向的步驟:①找接觸的物體—— ②判斷相對運動趨勢方向—— ③畫出具體方向。
人走路時兩只腳受到什么摩擦力?方向怎樣?騎自行車時兩個輪子受到的摩擦力又怎樣?
互相接觸的物體相對靜止時,是不是也能產(chǎn)生摩擦力?
重為G的玻璃瓶,用手緊握與松握兩種情況下,試討論玻璃瓶受到的靜摩擦力大小。
靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大,即F靜=F
當人的水平推力增大到某一值Fmax時候,物體就要滑動,此時靜摩擦力達到最大值,我們把Fmax叫最大靜摩擦力。
兩物體間的靜摩擦力F靜在0與最大靜摩擦力Fmax之間,即0 < F靜≤ Fmax
即:f靜總是與產(chǎn)生相對運動趨勢的外力大小相等。
靜摩擦力的方向跟運動方向有關系嗎?
靜摩擦力的大小與壓力有關嗎?
靜摩擦力一定是阻力嗎?
靜止的物體一定有靜摩擦力嗎?運動的物體一定沒有靜摩擦力?
靜摩擦力大小與壓力無關,但最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比
靜摩擦力的方向跟運動方向沒有直接關系
靜摩擦力可以是阻力,也可以是動力。但它產(chǎn)生的效果一定是阻礙物體間的相對運動趨勢。
判斷物體B受到的摩擦力及方向
靜摩擦力是個聰明的力,不但大小隨外力而變化,方向也隨外力方向變化而變。
最大靜摩擦力與滑動摩擦力一樣大嗎?
0 < F≤ Fmax
最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力
摩擦力隨拉力變化的圖像
滑動摩擦力和最大靜摩擦力差別不大,在高中一般情況下,近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。
輕輕握和用力握有什么區(qū)別嗎?
獎杯就更不容易掉下來了
5、關于靜摩擦力還需注意的幾個知識點
(1)運動的物體也可以受到靜摩擦力;
(2)靜摩擦力的方向可能與運動方向相同,也可能與運動方向垂直;
(3)靜摩擦力從效果上看可以充當動力,也可以充當阻力;
(1)條件法:根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件判斷摩擦力的有無。①相互接觸,且有彈力(擠壓);②接觸面粗糙(不光滑);③兩物體間相對運動趨勢。
(2)假設法:假設兩物體間光滑(無靜摩擦力),看物體是否相對滑動。
1、判斷靜摩擦力有無的方法
(3)狀態(tài)法(力的作用效果判斷)法:如果相互接觸的物體間存在摩擦力,則必有相應的作用效果:平衡其他作用力或改變受力物體的運動狀態(tài),可據(jù)此確定有無靜摩擦力。(4)相互作用判斷法:若甲對乙有摩擦力,則乙對甲也有摩擦力,并且甲、乙所受摩擦力的方向相反。
(1)找出摩擦力的施力物體,并選擇此施力物體為參照物。(2)判斷受力物體的相對運動方向或相對運動趨勢方向。(3)根據(jù)“摩擦力與其相對運動方向或相對運動趨勢方向相反”確定摩擦力的方向。
2.“三步法” 判斷摩擦力(動和靜)的方向
【例題】如下圖所示,一輛汽車在平直公路上,車上有一木箱,試判斷下列情況中,木箱所受摩擦力的方向。(1)汽車由靜止加速運動時(木箱和車面無相對滑動);(2)汽車剎車時(二者無相對滑動);(3)汽車勻速運動時(二者無相對滑動);(4)汽車剎車,木箱在車上向前滑動時;(5)汽車在勻速過程中突然加速,木箱在車上滑動時。
解析:(1)木箱隨汽車一起由靜止加速運動時,假設二者的接觸面是光滑的,則汽車加速時,木箱由于慣性要保持原有靜止狀態(tài)。因此它將相對于汽車向后滑動,而實際木箱沒有滑動,說明木箱有相對汽車向后滑動的趨勢,所以,木箱受到向前的靜摩擦力。(2)汽車剎車時,速度減小,假設木箱與汽車的接觸面是光滑的,則木箱將相對汽車向前滑動,而實際木箱沒有滑動,說明木箱有相對汽車向前滑動的趨勢,所以木箱受到向后的靜摩擦力。(3)木箱隨汽車一起勻速運動時,二者無相對滑動,假設木箱受水平向右的摩擦力,跟木箱接觸的物體只有汽車,汽車最多能對它施加兩個力(支持力F1和摩擦力F2),由二力平衡條件知:F1與G抵消,但沒有力與F2抵消,不能做勻速直線運動,這與題意矛盾,所以假設錯誤,即木箱不受摩擦力。(4)汽車剎車,木箱相對于汽車向前滑動,易知木箱受到向后的滑動摩擦力。(5)汽車在勻速過程中突然加速,木箱相對于汽車向后滑動,易知木箱受到向前的滑動摩擦力。
【例題】(多選)如圖2所示為皮帶運輸機的示意圖,A為傳送帶上的貨物,則( )
A.如果貨物A隨傳送帶一起無相對滑動地向上勻速運動,A受到沿斜面向上的摩擦力B.如果貨物A隨傳送帶一起無相對滑動地向下勻速運動,A受到沿斜面向下的摩擦力C.如果貨物A和傳送帶都靜止,A不受摩擦力D.如果貨物A和傳送帶都靜止,A對傳送帶有沿斜面向下的摩擦力
解析:摩擦力的方向與相對運動或相對運動趨勢方向相反,先判斷物體的相對運動情況。對A來說,有相對于傳送帶向下滑動的趨勢,則摩擦力與相對運動趨勢方向相反,即沿斜面向上,選項A正確;反之,A也給傳送帶摩擦力,A相對于傳送帶有向下的運動趨勢,傳送帶相對于A有向上的運動趨勢,則A給傳送帶的摩擦力方向向下,選項D正確。
1.“相對”的含義“相對”指的是研究對象相對于與其接觸的物體而言,即指物體之間的相對靜止或相對運動,都是以施力物體為參考系的,而不一定是物體相對地的運動。2.作用效果(1)摩擦力阻礙的是接觸物體之間的相對運動或相對運動趨勢,不一定阻礙物體的運動。(2)摩擦力可以是阻力也可以是動力,如勻速前進的自行車,后輪受到的摩擦力為動力,前輪受到的摩擦力為阻力。
注 意:(1)靜止的物體可能受到滑動摩擦力,運動的物體可能受到靜摩擦力。(2)摩擦力的方向可以與物體的運動方向相同,也可以與物體的運動方向相反。
還有一種摩擦力叫做滾動摩擦力。滾動摩擦力是一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦力。當壓力相同時,滾動摩擦力比滑動摩擦力小很多。如右圖所示的是生產(chǎn)中常見的滾動軸承。
氣體和液體都具有流動性,統(tǒng)稱為流體。物體在流體中運動時,要受到流體的阻力,阻力的方向與物體相對于流體運動的方向相反。汽車、火車和飛機等在空氣中運動,要受到空氣的阻力。輪船、潛艇在水面或水下航行,要受到水的阻力。流體的阻力跟物體相對于流體的速度有關,速度越大,阻力越大。雨滴在空氣中下落,速度越來越大,所受空氣阻力也越來越大。當阻力增加到跟雨滴所受的重力相等時,二力平衡,雨滴勻速下落。
流體的阻力還跟物體的橫截面積有關,橫截面積越大,阻力越大。跳傘運動員、飛船返回艙在空中張開降落傘,憑借降落傘較大的橫截面積獲得較大的空氣阻力,安全落地。流體的阻力還跟物體的形狀有關系。頭圓尾尖的物體所受的流體阻力較小,這種形狀通常叫作流線型。為了減小阻力,輪船的水下部分采用了流線型。
一般來說,空氣阻力比液體阻力、固體間的摩擦力都要小。水下流線型船體氣墊船靠船下噴出的氣體,浮在水面航行,受到的阻力小。磁浮列車靠電磁力使列車懸浮在軌道上,速度可達500km/h。
【典例】關于靜摩擦力,下列說法正確的是( ?。〢.運動的物體一定不受靜摩擦力B.靜摩擦力可以是物體運動的動力C.物體間壓力越大,靜摩擦力就越大D.靜摩擦力的方向總是和物體運動方向相反
【典例】(多選)中央電視臺體育頻道每周都有棋類節(jié)目,如棋類授課和評析。他們的棋盤是豎直的,棋盤上布有磁石,而每個棋子都是一個小磁體。關于棋盤和棋子,下列說法正確的是( )A.小棋子共受四個力的作用B.棋盤面應選取較粗糙的材料C.只要磁場力足夠大,即使棋盤光滑,棋子也能被吸在棋盤上靜止D.棋子被吸在棋盤上靜止時,棋盤對棋子的摩擦力大于棋子的重力
A.若木塊靜止,則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg,方向豎直向上B.若木塊靜止,當F增大時,木塊受到的靜摩擦力隨之增大C.若木塊靜止,當F增大時,最大靜摩擦力隨之增大D.若開始時木塊靜止,當撤去F,木塊沿墻壁下滑時,木塊不受摩擦 力作用
解析:若木塊靜止,則木塊受到的靜摩擦力與mg平衡,大小為mg,方向豎直向上,故A正確,B錯誤;最大靜摩擦力隨壓力的增大而增大,故C正確;當撤去F時,墻壁與木塊間無彈力,則木塊不受摩擦力作用,故D正確.
【典例】如圖所示,一質(zhì)量為m的木塊靠在粗糙的豎直墻壁上,且受到水平力F的作用,下列說法錯誤的是( )
【典例】如圖甲所示,一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff與F的關系如圖乙所示,g取10 m/s2,下列說法正確的是( )A.木箱所受的滑動摩擦力Fmax=21 NB.木箱所受的最大靜摩擦力Fmax=20 NC.木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.21D.木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2
【典例】如圖所示,在水平面上,有沿水平方向的力F1=20 N和F2=11N,物體A保持靜止?,F(xiàn)保持F2不變,當F1減小到17N時,物體受到的摩擦力大小是( ?。〢.6N B.9N C.28N D.31N
【例題】某同學騎自行車上學時,地面對前輪的摩擦力為F1,對后輪的摩擦力為Ff1;推自行車前進時,地面對前輪的摩擦力為F2,對后輪的摩擦力為Ff2,則 ( )A.F1與車前進方向相同B.Ff1與車前進方向相同C.F2與車前進方向相同D.Ff2與車前進方向相同
而前輪是從動輪,它是被推著往前的,它受到的靜摩擦力F1與車前進方向相反,故A錯誤,B正確;
自行車在騎著行駛時,后輪是主動輪,在接觸地面的那一點,它有相對于地面向后運動的趨勢,所以它受到的靜摩擦力Ff1與車前進方向相同;
推著自行車前進時,前、后輪都是從動輪,受到的靜摩擦力F2、Ff2都是向后的,與車前進方向相反,故C、D錯誤。
【典例】甲、乙兩位同學做“拔河”游戲,兩人分別用伸平的手掌托起長凳的一端,保持凳子的水平,然后各自向兩側(cè)拖拉,如圖所示。若凳子下表面各處的粗糙程度相同,且在乙端的凳面上放四塊磚,則下列判斷正確的是( ?。〢.凳子在原處不會被移動B.凳子向手收回速度快的一方移動C.凳子向與手掌接觸面積大的一方移動D.凳子向乙方移動
【典例】在水平桌面上放一木塊,用從零開始逐漸增大的水平拉力F拉著木塊沿桌面運動,則木塊所受到的摩擦力Ff隨拉力F變化的圖象正確的是( )
解析:當拉力F從零開始增大時,木塊開始時受到的摩擦力屬于靜摩擦力,靜摩擦力也從零開始增大,當靜摩擦力隨F增大到最大靜摩擦力后突變?yōu)榛瑒幽Σ亮?,因為木塊在水平桌面,所以滑動摩擦力Ff=μFN=μmg,木塊重力不變,則滑動摩擦力也不變,且滑動摩擦力比最大靜摩擦力稍小,所以D選項正確.
【典例】如圖所示,一重為40N的木塊原來靜止在水平桌面上,某瞬間在水平方向上同時受到兩個方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13N,F(xiàn)2=6N。已知木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,求:(1)木塊所受的摩擦力的大小和方向。(2)當只將F1撒去時,木塊受到的摩擦力的大小和方向。(3)若撤去的力不是F1而是F2,求木塊受到的摩擦力的大小和方向。
解析:當木塊運動時受到的滑動摩擦力為F滑=μFN=μG=0.2×40N=8N,故木塊受到桌面的最大靜摩擦力為8N。(1)加上F1、F2后,F(xiàn)1和F2相當于一個方向向右的F=F1-F2=7N的力。由于F小于最大靜摩擦力,故木塊處于靜止狀態(tài),則木塊受到桌面靜摩擦力的作用,大小為7N,方向水平向左。(2)將F1撤去后,由于F2小于最大靜摩擦力,故木塊仍然保持靜止。由二力平衡知識知,木塊受到的靜摩擦力大小等于F2,即大小為6N,方向水平向右。
(3)撤掉F2后,由于F1大于最大靜摩擦力,則木塊受到的摩擦力為滑動摩擦力,大小為8N,方向水平向左。答案:(1)7N 水平向左 (2)6N 水平向右 (3)8N 水平向左
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