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高中物理解題小方法(3)——物體受靜磨擦力的方向和大小判定

更新時間:2023-10-13 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

物體受靜磨擦力的方向和大小判定JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

靜磨擦力是被動的接觸力(即只能在兩個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)動狀態(tài)相結(jié)合,通過牛頓定理來判別。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受力情況與物體運(yùn)動狀態(tài)聯(lián)系的本質(zhì)是:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

"物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動狀態(tài);物體的運(yùn)動狀態(tài)反映了物體的受力情況。"這是判定靜磨擦力有無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。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

依據(jù)牛頓第二定理,物體的運(yùn)動中反映力作用療效的數(shù)學(xué)量就是物體的加速度a:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)物體運(yùn)動的加速度為零時,就按照力的平衡多項(xiàng)式判定;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)物體運(yùn)動的加速度a不為零時,就按照牛頓第二定理F=ma判別。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例1、如圖,斜面體p置于水平面上,物體Q置于斜面上,Q遭到一個如圖方向的水平斥力F,p和Q都保持靜止,這時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?JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例1JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

解:(1)P、Q整體處于靜止?fàn)顟B(tài)(平衡狀態(tài)),JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

若將p、Q合為一整體看(整體法)摩擦力受力分析步驟JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

則水平方向只受力F和水平面對p物的靜磨擦力f2,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于p、Q處于平衡狀態(tài)JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

則有f2=F,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)F減小時,物體依然處于平衡,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

仍有:f2=FJBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

∴f2變大JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(2)剖析Q物體的受力情況(隔離法),JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如圖,物體Q處于平衡狀態(tài),JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

摩擦力受力分析經(jīng)典例題_摩擦力受力分析步驟_摩擦力受力分析圖怎么畫JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而力F、支持力N和重力G也可以維持平衡,即合力為零,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以這時難以判斷靜磨擦力f1的有無、大小和方向,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這樣,當(dāng)F減小時也難以判斷f1是減小還是減少。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例1隔離法剖析圖JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

下邊分情況進(jìn)行剖析:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(a)若F由零開始減小,則這時f1的方向?yàn)檠匦泵嫦蛳拢S著F的減小,f1降低;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(b)當(dāng)F與N、G合力為零時,f1=0;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(c)當(dāng)F繼續(xù)減小時,則f1的方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏希SF的減小而減小。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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)動時,物體相對JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

傳送帶仍然保持靜止,物體受的磨擦力方向怎樣?JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例2JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

解:物體受力如圖,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

∵直接反映受力的運(yùn)動學(xué)量為加速度a,而與速率無關(guān)。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

∴物體相對傳送帶靜止時,受傳送帶的支持力和物體的重力,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這兩個力的合力形成的大小mgsinθ,方向沿斜面向上,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

依據(jù)牛頓第二定理,JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在沿斜面方向上,依據(jù)牛頓第二定理分情況判定:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(1)當(dāng)加速度方向?yàn)檠匦泵嫦蛏蠒r:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(a)且當(dāng)傳送帶的加速度為a=gsinθJBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受的靜磨擦力為零;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(b)且當(dāng)傳送帶的加速度為a>gsinθJBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受的靜磨擦力方向沿斜面向上;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(c)且當(dāng)傳送帶的加速度為aJBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(2)當(dāng)加速度為0時:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(3)當(dāng)加速度方向?yàn)檠匦泵嫦蛳聲r:JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物體受的靜磨擦力方向沿斜面向下JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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)生變化的時侯,這種變化都是由磨擦力形成的,因而就可以通過這種變化來判定磨擦力的方向。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(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;JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(2)當(dāng)傳送帶的加速度為aJBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(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。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

此題充分彰顯下來了,物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動狀態(tài);物體的運(yùn)動狀態(tài)反映了物體的受力情況。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其實(shí),物體受哪些樣的力摩擦力受力分析步驟,都會做哪些樣的運(yùn)動,這樣就可以通過物體所做的運(yùn)動情況來判定他所遭到力的情況。JBA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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