高中物理摩擦力模型歸納如下:
靜摩擦力。大小范圍0~fmax,其中最大靜摩擦力fmax,約等于μN(μ是法向摩擦因數,N是正壓力),方向沿著接觸面,指向運動趨勢的方向。
滑動摩擦力。大小范圍μN~fmax,單位是N。公式為F=μN(μ是法向摩擦因數,N是正壓力,人字形模型法向壓力即為重力在兩個接觸面上的分力)。
相對運動趨勢方向。與正壓力方向相反,但不一定與接觸面相切。
傳送帶上的摩擦力。可分為勻速、加速和減速,注意相對運動趨勢。
庫侖摩擦力。只有兩個互相接觸的物體的表面在發生形變(壓縮)時,才有可能有阻礙這種形變的外力產生。此時這兩個物體間就存在著摩擦力。
以上就是高中物理中常見的幾種摩擦力模型,具體問題還需具體分析。
例題:一個質量為m的木塊放在水平地面上,與地面間的動摩擦因數為μ。當木塊受到一個與水平方向成θ角的拉力F作用時,木塊在地面上做加速運動。求木塊受到的摩擦力大小。
解析:
首先,我們需要明確木塊在地面上受到的摩擦力方向,這取決于木塊相對于地面的運動方向。在本題中,由于木塊受到拉力F的作用,所以木塊有沿拉力方向運動的趨勢。因此,木塊受到的摩擦力方向與拉力F的方向相反,即與水平方向成θ角。
根據摩擦力公式f = μN,其中N為正壓力,可得到木塊受到的摩擦力大小為:
f = μ(mg - Fsinθ)
其中,mg為木塊的質量,Fsinθ為木塊受到的拉力在垂直于接觸面上的分力。由于木塊在地面上滑動,所以正壓力N等于木塊與地面的接觸面積乘以摩擦系數μ。
根據牛頓第二定律,可得到木塊的加速度:
a = (Fcosθ - f) / m
其中,a為加速度,Fcosθ為拉力在水平方向上的分力,f為摩擦力。將上述公式帶入可得:
a = (Fcosθ - μ(mg - Fsinθ)) / m
化簡可得:
a = μFsinθ + (Fcosθ - μmg) / m
總結:本題中,我們根據摩擦力公式和牛頓第二定律,求出了木塊受到的摩擦力大小和加速度。摩擦力是阻礙物體相對運動的動力,在本題中起到了加速的作用。通過這個例題,我們可以更好地理解高中物理中的摩擦力模型。