静摩擦力与滑动摩擦力的整理归纳

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   摩擦力是高中学习阶段物理学中非常重要的一种力,但是学生在处理有关摩擦力的问题时屡屡出错。为了更好地学习和掌握这块知识,以下特别对摩擦力进行了整理和归纳,以便帮助广大师生突破这个难点。
   首先,学习摩擦力要明确它的产生条件:(1)物体间接触并挤压;(2)接触面粗糙;(3)有相对运动趋势(静摩擦力)或有相对运动(滑动摩擦力)。
   关于摩擦力的产生会有哪方面的考题呢?
   例如:在绝缘粗糙的水平面上有一带电量为+q的物体,水平面处在向上的匀强电场中。现物体以一定的初速度开始在水平面上向右运动,那么物体一定做匀减速直线运动,试判断其正误。
  


   解析:物体的运动由受力情况来决定。当E=mg/q时,物体对地面无压力,此时摩擦力为零,物体向前做匀速直线运动;而当E   这个例题说明判定摩擦力的有无时要三个条件同时满足,缺一不可。特别注意的是粗糙的接触面不一定就产生摩擦力!
   第二,关于摩擦力方向的判定。虽说定义上有明确的说明——静摩擦力与接触面相切,与相对运动趋势方向相反;滑动摩擦力与相对运动方向相反,但是在具体的问题中仍然存在着相当高的难度系数。
   例如:下列关于摩擦力的说法中错误的是(AE)
   A、摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
   B、摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反
   C、擦力的方向可能与物体的运动方向相同
   D、摩擦力的方向可能与物体的运动方向不共线
   E、静摩擦力一定发生在静止的物体上,滑动摩擦力一定发生在运动的物体上
   要想让学生做好这一题目,教师在课堂上要以例释义,从而让学生在深刻理解摩擦力的产生条件第三条中“相对”概念的同时去体会摩擦力方向与运动方向之间的可能关系。
   实例一:如图所示,水平传送带以某一速度匀速运行,一小工件某时刻被轻放于左端。在开始一个阶段小工件比传送带慢,因此工件受到一个向前的滑动摩擦力,与工件运动方向相同。
   实例二:一水平金属圆盘围绕其中心轴oot以角速度ω匀速转动,盘上一个小物体始终与圆盘保持相对静止,此时对于小物体而言,静摩擦力提供向心力,因此静摩擦力时刻与小物体的速度相垂直,摩擦力与物体运动方向不共线。
   实例三:物块A、长木板B一起在外力F的作用下在水平面上向右加速运动。在该现象中A、B间便存在着相互作用的静摩擦力,但它们都是运动的,因此静摩擦力可以发生在运动的物体上。
   实例四:粗糙的长木板B固定在水平面上,其上A物体在水平力F的作用下向右运动。这样A、B间便产生了相互作用的滑动摩擦力,而B物体是静止的,因此静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用。
   通过以上几个实例,学生就会深刻体会到摩擦力的方向与物体的运动方向不存在必然的联系,而是一定与相对运动趋势(或相对运动)方向相反,注意体会“相对”的含义。
   另外静摩擦力的方向具有可变性,这是在解决静摩擦力时要特别注意的一点。
   例如:一物体静止在固定的斜面上,现给物体施加一水平力F,使F从零开始逐渐增大到某一个值,物体始终静止,在此过程中物体所受到的摩擦力方向为:先沿斜面向上,后沿斜面向下。
   静摩擦力方向的可变性有的时候在题目中不是很明显,导致学生在做题时意识不到,比如右图所示,斜面倾角为θ,定滑轮处摩擦不计,整个系统处于静止状态(其中m2不与竖直面接触),那么斜面上的m1受到的静摩擦力方向是不定的,取决于m1相对于斜面的运动趋势,也有可能没有相对运动趋势,因此这个知识点要通过让学生在课堂上多接触几个类似的题目来加深印象。
   第三,关于摩擦力大小的计算。滑动摩擦力的公式f=μN没有运动状态的条件限制因此计算时应优先选用该公式进行计算,但要适当注意公式中的N是“正压力”。而对于静摩擦力来说却没有“一定之规”,必须在具体问题中具体分析,借助平衡方程、牛顿第二定律、运动学公式等方法来解决,再加上方向的可变性,难度要比滑动摩擦力高。
   第四,关于摩擦力功的计算。通过上述提到的四个实例,我们不难发现摩擦力既可以做负功(实例四中摩擦力对A做负功),也可以不做功(实例二中静摩擦力对小物体不做功),也可以做正功(实例一中滑动摩擦力在初始阶段对小工件做正功),具体问题具体分析!
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