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摘要:当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时,就有了静摩擦力产生。静摩擦力的方向与相对运动趋势相反,与接触面相切,最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。
关键词:静摩擦力;最大静摩擦力;平衡状态
准确判断静摩擦力是否存在是我们高中学生感到困难的问题,这是因为“相对运动趋势”是分析判断静摩擦力是否存在的关键。因此,对“相对运动趋势”的理解问题是静摩擦力准确判断问题的实质。所谓“相对运动趋势”,就是想有相对运动,但没有实际的相对运动(但物体对地不一定没有运动)。更确切地说,没有相对运动的时刻,没有相对运动的时刻为相对速度为零的时刻,想有相对运动的时刻为相对速度不为零的时刻。
把相对运动趋势理解为相对加速度并用它来判断静摩擦力是否存在,既准确又科学.若物体间的相对加速度为零,则两物体间必存在着静摩擦力;相对加速度越大,则趋势越大,静摩擦力也就越大。若物体间的相对加速度为零,则趋势为零,静摩擦力也为零。当两物体间的静摩擦力为零时,又有两种情况:(1)可以是两物体间的摩擦因数为零;(2)当两物体间的摩擦因数不为零时,只要两物体间的相对加速度为零,则静摩擦力照样为零。故正确理解“相对运动趋势”,利用相对加速度是否为零,分析、判断静摩擦力是否存在是我们高中学生容易掌握的一种好方法,要学习好静摩擦力,我有以下几点认识:
1、要认识到静摩擦力的多变性
摩擦分滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦三种。
滑动摩擦是一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦。滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。它们的共同之处在于相互接触的两个物体之间产生了相对运动,这时摩擦力表现为阻碍这种相对运动,故摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反。简言之:滑动摩擦力和滚动摩擦力的方向一定与相互接触物体相对运动的方向相反。
静摩擦是相互接触的两个物体之间没有发生相对运动,但有相对运动的趋势时对这种运动趋势的阻碍,所以静摩擦力的方向应该跟这种相对运动趋势的方向相反。
2、不要误认为受静摩擦力作用的物体一定静止
某个物体是静止还是运动是以地球为参考系的。产生静摩擦力的物体之间处于相对静止状态。所谓相对静止,是把与研究对象相接触的物体作为参考系,物体相对所选的参考系静止。所以不能认为受静摩擦力作用的物体一定是静止的。
3、要根据静摩擦力产生的条件分析
产生静摩擦力的充要条件是:①两物体接触;②两物体互相有压力;③接触面不光滑;④两物体间有相对运动趋势。其中前三个条件比较容易判断。但两接触物体间有无相对运动趋势成为判断静摩擦力的依据。“相对运动趋势”必须是彼此接触的两个物体互为参照物,而不是以两个物体之外的物体为参照物。通常可用假设法:先假设接触面是光滑的,看被研究的物体相对于接触面是否运动,向何方运动,即为运动趋势方向若运动则有静摩擦力,其方向与相对运动方向相反;例如物体M与斜面保持静止,M所受静摩擦力的方向如何?
分析:物体M相对于斜面有向下滑的趋势,M必受到斜面对它的静摩擦力,方向与其向下的趋势方向相反,即沿着斜面向上。
静摩擦力是物体静止时,由于物体有运动的趋势而产生的阻碍物体运动趋势的力,因此静摩擦力的方向与物体运动趋势的方向相反。如:放在沿斜向上勻速运动的传送带上的物体,相对传送带静止。此时物体受到的摩擦力就是静摩擦力,物体有沿斜面下滑的趋势,所以物体所受摩擦力的方向是沿斜面向上(与物体运动方向相同,与物体相对运动趋势相反)。
如图所示
受静摩擦的物体由于是静止的,所以受到平衡力的作用,分析物体所受静摩擦的大小,就要从受力分析,平衡力入手。
再例如:试判断自行车后轮在滚动时受到的静摩擦力的方向。
分析:先假设自行车后轮与地面没有摩擦力,可以明显看到后轮与地面的接触点相对于与地面是向后运动的,则说明后轮相对地面有向后运动的趋势,所以后轮受到地面的静摩擦力是向前的。
4、要根据物体运动状态分析
①根据物体的平衡条件来分析静摩擦力。当物体处于平衡状态时,可根据平衡条件来分析静摩擦力。
②根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。如果物体处于非平衡状态,可根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。
5、认识静摩擦力的大小
用较小的力推桌子,桌子没动,根据二力平衡条件,静摩擦力相等,所以静摩擦力是随着物体所受外力的大小而变化的,它的作用就是阻碍物体间发生相对运动。不过,静摩擦力并不能无限度的增加,当我们逐渐增加推桌子的力,桌子终究会动起来,在从静到动的一刹那,静摩擦力不能增加了,它达到了最大值,这个最大值叫最大静摩擦力。实验表明:最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。
受静摩擦的物体由于是静止的,所以受到平衡力的作用,分析物体所受静摩擦的大小,就要从受力分析,平衡力入手。
例:用力将一个物体静止压在竖直的墙面上(如下图所示),物体所受摩擦力的大小是多少?如果增大压力或减小压力,只要物体还是处于静止状态,物体的摩擦力如何变化?
分析:我们首先对物体进行受力分析,物体在水平方向上受到压力和支持力的作用,这两个力平衡,竖直方向上,向下受到重力的作用,为了平衡重力,必须还有一个向上的力,此时物体有向下滑动的趋势,因此有一个向上的摩擦力,正是这个摩擦力与重力平衡,使物体保持静止,因此摩擦力的大小与重力相等,方向与重力相反,竖直向上。如果增大压力或减小压力,只要物体还是处于静止状态,物体的重力不变,物体的摩擦力不变,只是压力增大,支持力增大。
理解静摩擦力的含义需注意以下几点:
①静摩擦力不是一个不变的力,它随着外力的增大而增大。
②用公式算出的是最大静摩擦力,不一定是实际摩擦力。例如:用手握一个瓶子,为什么瓶子越重手握得越紧?
两个力的作用,向下的重力G及向上的静摩擦力F,由于处于平衡状态,所以G=F,瓶子越重,要把瓶子握住,需要的实际摩探力越大,由于静摩擦力不会超过最大静摩擦力F。所以当瓶子较重时,瓶子与手之间必须有较大的最大静摩擦力,才能保证实际静摩擦力不超过它。手把瓶子握得紧,手与瓶子之间的正压力越大,最大静摩擦力也越大,但当最大静摩擦力增加时,实际静摩擦力并不一定增大,因此,当瓶子平衡时,它所受到的静摩擦力F总是等于物体的重量G。由本题可见,最大静摩擦力和静摩擦力是两个不同的概念。
我在学习静摩擦力这一问题时,课前先要预习,正确理解什么叫静摩擦力?是两个物体接触就一定产生静摩擦力?静摩擦力和哪些因素有关?通过预习边阅读边思考,有利于理解静摩擦力;同时通过实验还可以增加趣味性,总之,在学习过程中分析静摩擦力时只要采用正确的方法,就会避兔错误的判断,对我们学生真正理解静摩擦力产生的条件及其特点有重要意义。
关键词:静摩擦力;最大静摩擦力;平衡状态
准确判断静摩擦力是否存在是我们高中学生感到困难的问题,这是因为“相对运动趋势”是分析判断静摩擦力是否存在的关键。因此,对“相对运动趋势”的理解问题是静摩擦力准确判断问题的实质。所谓“相对运动趋势”,就是想有相对运动,但没有实际的相对运动(但物体对地不一定没有运动)。更确切地说,没有相对运动的时刻,没有相对运动的时刻为相对速度为零的时刻,想有相对运动的时刻为相对速度不为零的时刻。
把相对运动趋势理解为相对加速度并用它来判断静摩擦力是否存在,既准确又科学.若物体间的相对加速度为零,则两物体间必存在着静摩擦力;相对加速度越大,则趋势越大,静摩擦力也就越大。若物体间的相对加速度为零,则趋势为零,静摩擦力也为零。当两物体间的静摩擦力为零时,又有两种情况:(1)可以是两物体间的摩擦因数为零;(2)当两物体间的摩擦因数不为零时,只要两物体间的相对加速度为零,则静摩擦力照样为零。故正确理解“相对运动趋势”,利用相对加速度是否为零,分析、判断静摩擦力是否存在是我们高中学生容易掌握的一种好方法,要学习好静摩擦力,我有以下几点认识:
1、要认识到静摩擦力的多变性
摩擦分滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦三种。
滑动摩擦是一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦。滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。它们的共同之处在于相互接触的两个物体之间产生了相对运动,这时摩擦力表现为阻碍这种相对运动,故摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反。简言之:滑动摩擦力和滚动摩擦力的方向一定与相互接触物体相对运动的方向相反。
静摩擦是相互接触的两个物体之间没有发生相对运动,但有相对运动的趋势时对这种运动趋势的阻碍,所以静摩擦力的方向应该跟这种相对运动趋势的方向相反。
2、不要误认为受静摩擦力作用的物体一定静止
某个物体是静止还是运动是以地球为参考系的。产生静摩擦力的物体之间处于相对静止状态。所谓相对静止,是把与研究对象相接触的物体作为参考系,物体相对所选的参考系静止。所以不能认为受静摩擦力作用的物体一定是静止的。
3、要根据静摩擦力产生的条件分析
产生静摩擦力的充要条件是:①两物体接触;②两物体互相有压力;③接触面不光滑;④两物体间有相对运动趋势。其中前三个条件比较容易判断。但两接触物体间有无相对运动趋势成为判断静摩擦力的依据。“相对运动趋势”必须是彼此接触的两个物体互为参照物,而不是以两个物体之外的物体为参照物。通常可用假设法:先假设接触面是光滑的,看被研究的物体相对于接触面是否运动,向何方运动,即为运动趋势方向若运动则有静摩擦力,其方向与相对运动方向相反;例如物体M与斜面保持静止,M所受静摩擦力的方向如何?
分析:物体M相对于斜面有向下滑的趋势,M必受到斜面对它的静摩擦力,方向与其向下的趋势方向相反,即沿着斜面向上。
静摩擦力是物体静止时,由于物体有运动的趋势而产生的阻碍物体运动趋势的力,因此静摩擦力的方向与物体运动趋势的方向相反。如:放在沿斜向上勻速运动的传送带上的物体,相对传送带静止。此时物体受到的摩擦力就是静摩擦力,物体有沿斜面下滑的趋势,所以物体所受摩擦力的方向是沿斜面向上(与物体运动方向相同,与物体相对运动趋势相反)。
如图所示
受静摩擦的物体由于是静止的,所以受到平衡力的作用,分析物体所受静摩擦的大小,就要从受力分析,平衡力入手。
再例如:试判断自行车后轮在滚动时受到的静摩擦力的方向。
分析:先假设自行车后轮与地面没有摩擦力,可以明显看到后轮与地面的接触点相对于与地面是向后运动的,则说明后轮相对地面有向后运动的趋势,所以后轮受到地面的静摩擦力是向前的。
4、要根据物体运动状态分析
①根据物体的平衡条件来分析静摩擦力。当物体处于平衡状态时,可根据平衡条件来分析静摩擦力。
②根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。如果物体处于非平衡状态,可根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。
5、认识静摩擦力的大小
用较小的力推桌子,桌子没动,根据二力平衡条件,静摩擦力相等,所以静摩擦力是随着物体所受外力的大小而变化的,它的作用就是阻碍物体间发生相对运动。不过,静摩擦力并不能无限度的增加,当我们逐渐增加推桌子的力,桌子终究会动起来,在从静到动的一刹那,静摩擦力不能增加了,它达到了最大值,这个最大值叫最大静摩擦力。实验表明:最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。
受静摩擦的物体由于是静止的,所以受到平衡力的作用,分析物体所受静摩擦的大小,就要从受力分析,平衡力入手。
例:用力将一个物体静止压在竖直的墙面上(如下图所示),物体所受摩擦力的大小是多少?如果增大压力或减小压力,只要物体还是处于静止状态,物体的摩擦力如何变化?
分析:我们首先对物体进行受力分析,物体在水平方向上受到压力和支持力的作用,这两个力平衡,竖直方向上,向下受到重力的作用,为了平衡重力,必须还有一个向上的力,此时物体有向下滑动的趋势,因此有一个向上的摩擦力,正是这个摩擦力与重力平衡,使物体保持静止,因此摩擦力的大小与重力相等,方向与重力相反,竖直向上。如果增大压力或减小压力,只要物体还是处于静止状态,物体的重力不变,物体的摩擦力不变,只是压力增大,支持力增大。
理解静摩擦力的含义需注意以下几点:
①静摩擦力不是一个不变的力,它随着外力的增大而增大。
②用公式算出的是最大静摩擦力,不一定是实际摩擦力。例如:用手握一个瓶子,为什么瓶子越重手握得越紧?
两个力的作用,向下的重力G及向上的静摩擦力F,由于处于平衡状态,所以G=F,瓶子越重,要把瓶子握住,需要的实际摩探力越大,由于静摩擦力不会超过最大静摩擦力F。所以当瓶子较重时,瓶子与手之间必须有较大的最大静摩擦力,才能保证实际静摩擦力不超过它。手把瓶子握得紧,手与瓶子之间的正压力越大,最大静摩擦力也越大,但当最大静摩擦力增加时,实际静摩擦力并不一定增大,因此,当瓶子平衡时,它所受到的静摩擦力F总是等于物体的重量G。由本题可见,最大静摩擦力和静摩擦力是两个不同的概念。
我在学习静摩擦力这一问题时,课前先要预习,正确理解什么叫静摩擦力?是两个物体接触就一定产生静摩擦力?静摩擦力和哪些因素有关?通过预习边阅读边思考,有利于理解静摩擦力;同时通过实验还可以增加趣味性,总之,在学习过程中分析静摩擦力时只要采用正确的方法,就会避兔错误的判断,对我们学生真正理解静摩擦力产生的条件及其特点有重要意义。