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1、摩擦力认识的几种误区摩擦力是高中物理的重点内容,也是难点.对于物体间是否有摩擦力、如何判断摩擦力方向、怎样计算摩擦力的大小,不少学生存在一些模糊不清,甚至错误的认识.正确理解摩擦力的关键是:首先在于认识运动与相对运动的区别;其次,要先判断两物体间存在的是静摩擦还是滑动摩擦;第三,在判断静摩擦力方向和大小时,应先分析物体的运动状态,再根据平衡条件或牛顿运动定律求解,而不应仅凭感觉和经验来判断.笔者根据学生理解摩擦力出现的一些常见错误,现归类分析如下. 误区一静止物体只受静摩擦力,运动物体受滑动摩擦力。 这里需要区别静止、相对静止;运动、相对运动。如果静止或运动的物体并不
2、是以相互作用的另一个物体作为参考系,而是以地面为参考系,那么静止的物体可能受到静摩擦力,也可能受到滑动摩擦力;运动物体可能受到滑动摩擦力,也可能受到静摩擦力。 例1如图1所示,两物体A、B叠放在粗糙斜面上,用力F拉着物体B,使物体A、B一起无相对运动地向上运动,此时无论它们是沿斜面匀速上升,还是加速上升,物体A相对于物体B总是静止的,但物体A具有相对物体B向下滑动的趋势,故物体A、B之间总存在着相互作用的静摩擦力.物体B与斜面间有相对运动,所以物体B和斜面都受到相互作用的滑动摩擦力.可见,静止的物体(斜面)受到滑动摩擦力作用,相对斜面运动的物体A、B问受到静摩擦力作用。
3、 误区二摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反. 物体的运动一般指物体相对地面而言的,并非以相互作用的另一物体作为参照物.要明确知道“摩擦力的方向总是与物体相对(相互作用的另一物体为参考系)运动方向或相对运动趋势方向相反”。 例2在光滑水平面上有一静止的长木板,另一木块C以一定的初速度v滑上表面粗糙的长木板,(如图2所示).此时木块C与木板间的摩擦力为滑动摩擦力,且木块C受到的摩擦力与其运动方向相反,而木板所受到的摩擦力则与其运动方向相同。 误区三沿粗糙水平面滑动的物体一定受到摩擦力。 产生摩擦力的条件之一就是物体间有相互挤压,即存在相互作用的正压力。若无此条件,
4、则物体一定不受摩擦力作用。 例3在绝缘粗糙水平面上有一带电量为q的物体,水平面处在向上的匀强电场中,若场强E=mg/q,且物体以一定的速度v向右滑动,则物体对水平面的压力为FN=mg-Eq=mg-mg=0,故物体与水平面之间无摩擦力. 误区四摩擦力的方向总是与物体的运动方向在同一条直线上。 摩擦力的方向沿两个物体的接触面的切线方向,且与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反,但不一定与物体的运动方向共线。 例4如图4所示,一小物块放在水平粗糙的圆盘上,与圆盘一起做匀速转动,根据物块所处的状态,它所需要的向心力就是圆盘对物块的静摩擦力.故物块所受的静摩擦力沿径向指向
5、转轴.显然物块所受的摩擦力(沿径向)与物块运动方向(沿切向)不共线(相互垂直)。 误区五摩擦力总是阻力,或者说总是阻碍物体的运动. 摩擦力的作用效果是阻碍物体问的相对运动或阻碍物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体间的实际运动.摩擦力可以是阻力,也可以是动力。 例5在本文例2中,木块C所受到的摩擦力是阻力,而木板所受到的摩擦力则是动力。 误区六压力越大,摩擦力越大。 公式只适用于计算滑动摩擦力和最大静摩擦力,静摩擦力的大小应根据物体的实际运动状态利用平衡条件或牛顿运动定律来确定。 例6用手握紧瓶子,使其在空中处于静止状态,则手与所握物体间的静摩擦力大小总是等于
6、物体重力的大小,与手握瓶子的力无关。 误区七用计算滑动摩力时,放在水平面上的物体FN=mg;放在倾角为的斜面上时,FN=mgcos。 FN是相互接触的两物体间的弹力,其大小要根据物体所处的状态和其他力的大小方向进行计算。 例7如图5和图6。 误区八静摩擦力不做功,而滑动摩擦力做负功。 摩擦力是否对物体做功决定于物体所受的摩擦力大小、位移大小以及摩擦力方向与位移方向之间的夹角,且位移是指物体的对地位移。 例8如图7所示,斜向上运动的传送带向上传送物体,物体与传送带相对静止.物体所受的静摩擦力与物体运动方向相同,做正功;若物体与传送带一起以加速度a(a7、sin)沿传送带向下做加速运动时,物体所受的静摩擦力方向向上,做负功。 例9用力拉一物体在粗糙的地面上运动时,捌面所受的滑动摩擦力对粗糙地面不做功。 在例2中,木块C所受滑动摩擦力对物体C做宜功,而木板所受的滑动摩擦力则对木板做正功。 综上所述可知:摩擦力对物体可以不做功、做正功或做负功。 误区九一对摩擦力做功之和一定为零。 对于一对相互作用的静摩擦力来说,大小相等,方向相反,作用在两个相对静止的物体上,这两个物体的位移始终相同,故所做功之和为零.而一对滑动摩擦力,虽然大小相等,方向相反,但是两个物体有相对运动,其位
