一、滑動磨擦力
1、滑動磨擦力形成的條件:
(1)兩物體之間存在壓力(擠壓);
(2)兩物體間的接觸面粗糙;
(3)兩物體間發生了相對滑動。這三個條件必須同時滿足,缺一不可。
2、滑動磨擦力的大小:
兩個物體間的滑動磨擦力的大小f跟這兩個物體表面間的壓力N的大小成反比,即
。其中f表示滑動磨擦力的大小,N表示壓力的大小,μ是動磨擦乘數。
注意:N的值不一定等于物體的重力,也不一定與重力有關,而應通過對物體的受力剖析求得。μ為動磨擦質數,它的數值由接觸面的材料和表面的粗糙程度決定,一般情況下
。
3、滑動磨擦力的方向總是順著接觸面,且與相對運動的方向相反。滑動磨擦力的方向與物體相對運動的方向相反,而不是與物體的運動方向相反,這兒的“相對運動方向”是指受力物體相對于施力物體的運動方向。如圖所示,貨車上的鐵塊由A點向B點滑動,鐵塊遭到的滑動磨擦力方向向右。當貨車向左運動時,鐵塊相對地向左運動;當貨車往右運動時,鐵塊相對地可能向左運動,也可能往右運動。
二、靜磨擦力
1、靜磨擦力形成的條件:
(1)兩物之間存在壓力(擠壓);
(2)兩物體間的接觸面粗糙;
(3)兩物體間有相對運動趨勢。
2、靜磨擦力的大小:
靜磨擦力的大小隨使物體形成相對運動趨勢的外力F的減小而減小,但不能超過最大靜磨擦力
。“相對運動趨勢方向”指的是假如沒有磨擦,物體即將運動的方向。如圖所示木塊摩擦力受力分析,物體靜止在斜面上,其相對運動趨勢方向沿斜面向上,由于沒有磨擦,物體將沿斜面下降,所以,物體所受靜磨擦力的方向沿斜面向下。
三、明確磨擦力的幾個疑難問題
1、摩擦力不是制約物體的運動,而是妨礙物體間的相對運動。它可以是阻力,也可以是動力。
2、靜止的物體可以遭到滑動磨擦力。如磨刀的時侯,靜止的磨刀石可以遭到刀對它的滑動磨擦力。運動的物體可以遭到靜磨擦力,如隨傳送帶一起向下傳送的物體,它相對地面在運動,遭到的卻是靜磨擦力,由于它相對傳送帶靜止。
3、摩擦力的方向可以與物體的運動方向相反,也可以與物體的運動方向相同,還可以與物體的運動方向不在同仍然線上。如置于水平轉盤上做勻速圓周運動的物體,遭到的靜磨擦力指向圓心,與物體的運動方向垂直。
4、兩種磨擦力都可以是阻力,也可以是動力。
例1、下列關于物體所受靜磨擦力作用的表述,正確的是()
A.靜磨擦力的方向一定與物體的運動方向相反
B.靜磨擦力的方向不可能與物體的運動方向相同
C.靜磨擦力的方向可能與物體的運動方向垂直
D.靜止物體所受的靜磨擦力一定為零
解析:靜磨擦力的方向可以和物體的運動方向相同,也可以相反,還可能與運動方向不在一條直線上,故AB項錯誤;靜磨擦力的方向通常由相對運動趨勢的方向判定,但在相對運動趨勢無法確定時,就應依照物體的運動情況間接判別。例如,處于水平轉盤上的物體隨轉盤一起勻速轉動時,物體遭到的重力和支持力平衡,這么提供向心力的力就必然是靜磨擦力,此時靜磨擦力的方向與物體的運動方向垂直,所以C項正確。D項其實錯誤。
故選C項。
例2、下列有關滑動磨擦力的說法正確的是()
A.物體所受的滑動磨擦力與物體的重力成反比
B.滑動磨擦力總是與物體的運動方向相反
C.滑動磨擦力總是阻力
D.滑動磨擦力隨正壓力的減小而減小
解析:滑動磨擦力跟正壓力成反比,它闡明了有壓力的地方才有磨擦力可言,又闡明了滑動磨擦力與接觸面的化學性質有關,滑動磨擦力與正壓力的比值,可以描述接觸面的這一化學性質,將
定義為動磨擦質數,即
。
只與接觸面的粗糙程度和接觸面的材料有關,與接觸面積和接觸面上的受力情況無關。為此D項正確,A項錯誤;滑動磨擦力制約的是互相接觸的兩物體間的相對運動,因而其方向與相對運動方向相反,而不是與物體的運動方向相反,故B項錯誤;既然滑動磨擦力制約的是兩接觸物體間的相對運動,因而不一定制約物體的運動,因而不一定是阻力,故C項錯誤。
故選D項。
例3、運動員用手緊握豎直的竹桿勻速攀上和勻速滑下,他所受的磨擦力分別為
和
,下述對于
和
的說法正確的是()
A.
向上,
向下B.
向下,
向上
C.
和
均向下D.
和
均向上
解析:朋友們易錯選A項。但通過仔細剖析發覺
屬于靜磨擦力,其方向應與運動員的手相對于竹桿的運動趨勢的方向相反木塊摩擦力受力分析,運動員勻速攀上時,其手相對于竹桿有向上運動的趨勢,所以
的方向應向下;當運動員用手緊握豎直的竹桿勻速滑下時,
屬于滑動磨擦力,方向向下。
故選C項。
例4、如圖所示,當物體A與傳送帶一起以2m/s的速率做勻速直線運動時,物體與傳送帶之間()
A.無磨擦力
B.有滑動磨擦力,方向沿傳送帶向下
C.有滑動磨擦力,方向沿傳送帶向上
D.有靜磨擦力,方向沿傳送帶向下
解析:由于物體A與傳送帶一起做勻速直線運動,所以二者相對靜止。假定物體A與傳送帶之間光滑,則物體有沿傳送帶向上運動的趨勢,所以可知物體與傳送帶之間有靜磨擦力,且方向沿傳送帶向下。
故選D項。
例5、把一個重為G的物體用一個與時間成反比的水平推力F(
為恒量)壓在豎直且足夠高的平整墻面上,如圖所示。從
開始,物體所受的磨擦力f隨時間t的變化關系圖象是()
解析:物體對墻上的正壓力在數值上等于水平推力F,即
。開始階段,由于
,物體加速下降,所以滑動磨擦力
,這表明f隨時間t成反比降低,同時物體向上的合力減少,加速度降低,但是速率卻漸漸減小;當
時物體所受的合力、加速度為零,速率達到最大值;因為慣性,隨后物體將繼續向上運動,f也繼續隨時間t成反比降低,有
,物體的合力、加速度方向向下,且大小逐步減小,物體做減速運動;當速率降低為零時,物體由運動狀態轉變為處于靜止狀態,所以物體遭到的滑動磨擦力也“突變”為靜磨擦力,按照平衡條件可得此時刻之后的靜磨擦力大小為
。
所以能描述整個過程中的磨擦力隨時間變化關系的圖象應是C項。
來源網路,侵刪
溫情提示