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誤區一
如果兩個物體的接觸面是光滑的,無論兩個物體如何移動,都不會產生摩擦力。 如果兩個物體之間的接觸面不光滑,如圖所示,①如果物體A和B都相對于地面靜止,則A和B之間沒有摩擦; 但B與地面看似靜止卻有“相對運動傾向”,因此存在與F等效值相反的靜摩擦力。 ②若A與B勻速直線運動,雖然A與B都在運動,沒有摩擦,因為A和B之間沒有“相對運動或相對運動趨勢”; 而B與地面之間存在“相對運動”,因此存在滑動摩擦。 ③如果A和B在力F的作用下一起做變速運動摩擦力的符號是什么,則A和B都處于運動狀態,A和B之間存在“相對運動趨勢”,所以存在靜摩擦; 而B與地面之間存在“相對運動”,因此存在滑動摩擦。 摩擦的存在似乎與運動和靜止無關,而與相對運動或相對運動傾向的存在有關。
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誤區二
有彈性的地方就有摩擦,有摩擦的地方就有彈性
從摩擦力形成的條件可以看出,彈力的存在只是摩擦力形成的條件,所以雖然沒有彈力,但如果兩者之間沒有“相對運動或相對運動的趨勢”物體,不會形成摩擦力。 反之,如果兩個物體之間存在摩擦,則必須滿足彈力形成的兩個條件: (1) 兩個物體接觸; (2)有相互擠壓,必然有彈力。 因此,彈性與摩擦的關系應該理解為“有摩擦必有彈性,有彈性則不一定有摩擦”。
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誤區三
只有運動中的物體才會受到滑動摩擦
滑動摩擦是兩個“相對運動”的物體之間形成的,與物體本身是否運動無關。 盡管常見的滑動摩擦主要發生在運動物體上,但靜止物體仍然可以形成滑動摩擦。 如圖所示,一個物體在桌子上滑動,物體與一個桌子之間發生“相對運動”,兩者都受到另一側對自身的滑動摩擦力的影響,但物體是運動的,但桌子還在。 桌面會受到滑動摩擦。 看起來靜止的物體可能會受到滑動摩擦。
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誤區四
只有靜止的物體才會受到靜摩擦
兩個具有“相對運動傾向”的物體之間形成靜摩擦,因此兩個物體應該保持相對靜止。 但是相對于地面,一個物體可能是運動的,也可能是靜止的。 似乎移動的物體會受到靜摩擦。
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誤區五
摩擦力的大小必須與法向壓力成反比
如果摩擦力是滑動摩擦力,根據f=μN,可以看出兩個物體之間的滑動摩擦力確實與法向壓力成反比。 但對于靜摩擦力來說,它是一種被動力,隨著使物體形成“相對運動趨勢”的外力的變化而變化,與正壓力的大小無關。 法向壓力只能影響最大靜摩擦力的大小。 如圖所示,質量為m的物體被力FN壓在垂直的墻壁上,無論法向壓力FN如何變化,物體與墻壁之間的靜摩擦力始終等于Mg,與大小無關的 FN 。 因此,在估算摩擦力時,應區分是滑動摩擦力還是靜摩擦力。
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誤區六
摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反
摩擦力的方向應與“相對運動”或“相對運動趨勢”的方向相反,可以與物體的運動方向相反,也可以相同。 如圖所示,
(1)當車輛向前加速時摩擦力的符號是什么,如果木架相對于車輛靜止不動,木架將受到一個靜摩擦力; 如果木架相對于車輛稍微向后滑動,木架將受到滑動摩擦力。 摩擦還是滑動摩擦。 對于木框,摩擦力的方向與物體運動的方向相同。
(2)當車輛減速時,木架相對于車輛有向前移動或向前滑動的趨勢,木架受到向后的摩擦力,摩擦力的方向與車輛的運動方向相反木制框架。
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誤區七
摩擦力的方向必須與物體的運動方向在同一直線上
大多數常見的摩擦力的方向與物體的運動方向在同一條直線上,但并非所有情況都相同。 斜向下運動,人所受的摩擦力是水平方向的,與運動方向不在一條直線上。 因此,兩個物體之間摩擦力的方向應該正確理解為“與兩個物體的接觸面相切,與物體之間‘相對運動’或‘相對運動趨勢’的方向相反”,沒有任何關系。與物體的運動方向有關。
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誤區八
總是約束物體的運動
對于物體,摩擦力總是制約著物體之間的“相對運動或傾向”,而不是物體的運動。 有時是阻力,有時是動力,不能一概而論。 如圖所示,
(1)小車向前加速時,小車在木架上的摩擦力向前移動,是給木架的動力,使木架向前加速;
(2)小車向前減速時,小車對木架的摩擦力向后,對木架形成阻力,阻礙木架前進。
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誤區九
靜摩擦力必須大于滑動摩擦力
如圖所示,力F作用在物體上。 開始時,物體處于靜止狀態。 隨著 F 減小,物體上的靜摩擦力 f 也減小。 最后,物體向上運動,靜摩擦變成滑動摩擦。 力,所以有人形成了“靜摩擦力一定大于滑動摩擦力”的誤解。 本質上,隨著外力F逐漸減小,靜摩擦力f也隨之減小。 當F小于最大靜摩擦力fm時,物體開始運動,靜摩擦力f變為滑動摩擦力f滑。 此時為一定值fslip=μN,但fslip略小于最大靜摩擦力fm,所以最大靜摩擦力大于滑動摩擦力。
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誤區十
靜摩擦總是不做功,滑動摩擦總是做負功
(1)靜摩擦功分析:如圖所示,如果A、B在粗糙的水平地面上,在外力的作用下勻速向右運動,A所受的是靜摩擦,但對A做正功; 如果它們一起向右減速,則靜摩擦力對 B 做負功; 如果A和B沒有被驅動,仍然在地面上,那么面對B的靜摩擦力就不會對B做功。看來靜摩擦力可以對物體做正功、負功和零功。
(2)滑動摩擦功分析:如圖所示,當A、B向右運動的速度vA大于vB時,B上的滑動摩擦力對B向右做正功; B對A的滑動摩擦力對A向左做負功; 地面上的滑動摩擦力不對地面做功。 看來滑動摩擦力對物體可以做正功、負功和零功。
(3) 一對靜摩擦力所做的功分析:對于兩個相對靜止的物體,位移一定相同,一對靜摩擦力大小相等,方向相反,所以一對靜摩擦力所做的功下一個物體的摩擦力必須是相等的大背號。 似乎一對靜摩擦力對兩個相互作用的物體所做的功之和一定為零,不會形成熱量。
(4)一對滑動摩擦力所做的功分析:對于兩個相對運動的物體,必然有不同的位移,滑動摩擦力必然大小相等,方向相反,所以一對滑動摩擦力所做的功在兩個物體上一定是不相等的,可以有正功和負功,但負功一定小于正功; 可能有負功和負功; 也可能出現零功和負功。 看來一對滑動摩擦力對兩個相互作用的物體所做的功之和一定是負的,就會形成熱量。