“摩擦角”在高中物理中算是一個(gè)比較偏僻的概念,一般在物理競(jìng)賽中常見,在高中物理有關(guān)的解題中,如果運(yùn)用摩擦角,將會(huì)大大簡(jiǎn)化題目難度。摩擦角通常用來(lái)解決含有摩擦力時(shí)四個(gè)力動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題。
運(yùn)用場(chǎng)景:當(dāng)兩個(gè)物體相互接觸,接觸面之間有滑動(dòng)摩擦力時(shí),物體受到支持力N和摩擦力f作用,這兩個(gè)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?yàn)閠anθ=f/N=μN(yùn)/N=μ,所以有以下特點(diǎn):
1、滑動(dòng)摩擦因數(shù)一定時(shí),則摩擦角為定值。
2、當(dāng)支持力N變化時(shí),摩擦力f也隨之發(fā)生變化,但摩擦角不會(huì)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(tài),則F大小如何變化?
分析:當(dāng)F與全反力R垂直時(shí)最小。
2、水平地面上有一木箱,木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(0<μ<1)?,F(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F,使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)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(guò)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(yùn)用,當(dāng)外力F與全反力R垂直時(shí)最小。
最小值F=