“摩擦角”在高中物理中算是一個比較偏僻的概念,一般在物理競賽中常見,在高中物理有關的解題中,如果運用摩擦角,將會大大簡化題目難度。摩擦角通常用來解決含有摩擦力時四個力動態平衡問題。
運用場景:當兩個物體相互接觸,接觸面之間有滑動摩擦力時,物體受到支持力N和摩擦力f作用,這兩個力的合力稱為全反力,全反力與支持力N之間的夾角稱為摩擦角,如下圖所示,θ稱為摩擦角。
因為tanθ=f/N=μN/N=μ,所以有以下特點:
1、滑動摩擦因數一定時,則摩擦角為定值。
2、當支持力N變化時,摩擦力f也隨之發生變化,但摩擦角不會改變,即兩者之間的夾角不變,全反力方向不變。
例題:
1、斜面上小球受拉力F(大小和方向都可變), 物體勻速狀態,則F大小如何變化?
分析:當F與全反力R垂直時最小。
2、水平地面上有一木箱,木箱與地面之間的動摩擦因數為μ(0<μ<1)。現對木箱施加一拉力F,使木箱做勻速直線運動。設F的方向與水平面夾角為θ,如圖,在θ從0逐漸增大到90°的過程中,木箱的速度保持不變,求拉力F的最小值是多少?
解析:本題同樣適用于摩擦角的運用,當外力F與全反力R垂直時最小。
最小值F=