靜磨擦力是被動(dòng)的接觸力(即只能在兩個(gè)互相接觸的物體之間形成),其大小、方向常常不易直接判定,須要與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相結(jié)合,通過(guò)牛頓定理來(lái)判別。
物體受力情況與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)聯(lián)系的本質(zhì)是:
"物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反映了物體的受力情況。"這是判定靜磨擦力有無(wú)以及形成的大小和方向的重要根據(jù),其實(shí)質(zhì)是牛頓第二定理。
依據(jù)牛頓第二定理,物體的運(yùn)動(dòng)中反映力作用療效的數(shù)學(xué)量就是物體的加速度a:
當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的加速度為零時(shí),就按照力的平衡多項(xiàng)式判定;
當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的加速度a不為零時(shí),就按照牛頓第二定理F=ma判別。
例1、如圖,斜面體p置于水平面上,物體Q置于斜面上,Q遭到一個(gè)如圖方向的水平斥力F,p和Q都保持靜止,這時(shí)Q遭到的靜磨擦力大小為f1,p遭到水平面的靜磨擦力的大小為f2,現(xiàn)將力F逐步變大,但不破壞Q、p的靜止?fàn)顟B(tài),這么f1、f2怎樣變化?
例1
解:(1)P、Q整體處于靜止?fàn)顟B(tài)(平衡狀態(tài)),
若將p、Q合為一整體看(整體法)摩擦力受力分析步驟,
則水平方向只受力F和水平面對(duì)p物的靜磨擦力f2,
由于p、Q處于平衡狀態(tài)
則有f2=F,
當(dāng)F減小時(shí),物體依然處于平衡,
仍有:f2=F
∴f2變大
(2)剖析Q物體的受力情況(隔離法),
如圖,物體Q處于平衡狀態(tài),
而力F、支持力N和重力G也可以維持平衡,即合力為零,
所以這時(shí)難以判斷靜磨擦力f1的有無(wú)、大小和方向,
這樣,當(dāng)F減小時(shí)也難以判斷f1是減小還是減少。
例1隔離法剖析圖
下邊分情況進(jìn)行剖析:
(a)若F由零開(kāi)始減小,則這時(shí)f1的方向?yàn)檠匦泵嫦蛳拢S著F的減小,f1降低;
(b)當(dāng)F與N、G合力為零時(shí),f1=0;
(c)當(dāng)F繼續(xù)減小時(shí),則f1的方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏希SF的減小而減小。
例2、質(zhì)量為m的物體放在傳送帶上,傳送帶與水平面的傾角為θ,當(dāng)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí),物體相對(duì)
傳送帶仍然保持靜止,物體受的磨擦力方向怎樣?
例2
解:物體受力如圖,
∵直接反映受力的運(yùn)動(dòng)學(xué)量為加速度a,而與速率無(wú)關(guān)。
∴物體相對(duì)傳送帶靜止時(shí),受傳送帶的支持力和物體的重力,
這兩個(gè)力的合力形成的大小mgsinθ,方向沿斜面向上,
依據(jù)牛頓第二定理,
其形成的加速度為大小為:gsinθ,方向?yàn)檠匦泵嫦蛏稀?span style="display:none">JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
例2剖析圖
在沿斜面方向上,依據(jù)牛頓第二定理分情況判定:
(1)當(dāng)加速度方向?yàn)檠匦泵嫦蛏蠒r(shí):
(a)且當(dāng)傳送帶的加速度為a=gsinθ
物體受的靜磨擦力為零;
(b)且當(dāng)傳送帶的加速度為a>gsinθ
物體受的靜磨擦力方向沿斜面向上;
(c)且當(dāng)傳送帶的加速度為a
物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下。
(2)當(dāng)加速度為0時(shí):
物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下
(3)當(dāng)加速度方向?yàn)檠匦泵嫦蛳聲r(shí):
物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下
例2中物體已知所遭到的支持力和重力所形成的加速度,大小為gsinθ,方向沿斜面向上,依據(jù)牛頓第二定理,當(dāng)物體的加速度大小或方向發(fā)生變化的時(shí)侯,這種變化都是由磨擦力形成的,因而就可以通過(guò)這種變化來(lái)判定磨擦力的方向。
(1)當(dāng)物體加速度,大小為gsinθ,方向沿斜面向上,靜磨擦力為0;
(2)當(dāng)傳送帶的加速度為a
(3)當(dāng)傳送帶的加速度為a>gsinθ且方向?yàn)檠匦泵嫦蛏希瑒t物體受的靜磨擦力方向沿斜面向上。
此題充分彰顯下來(lái)了,物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反映了物體的受力情況。
其實(shí),物體受哪些樣的力摩擦力受力分析步驟,都會(huì)做哪些樣的運(yùn)動(dòng),這樣就可以通過(guò)物體所做的運(yùn)動(dòng)情況來(lái)判定他所遭到力的情況。