例析摩擦力的被变化

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1、例析摩擦力的被变化　　摩擦力向来是高中物理的教学难点之一.在解决物理问题过程中，摩擦力被变化的这一特性――被动性，是其难点形成的最大因素，在平时教学中笔者有针对性地进行例析，取得了受学生肯定的教学效果.因此抛砖引玉，以飨读者.　　1有与没有的被变化　　摩擦力产生于相互接触且又有相对运动或相对运动趋势的物体之间，它的有无会随着物体受力情况的变化和运动状态的变化而被改变.　　例1如图1所示，C是光滑水平面，A、B是两个叠放在一起静止的长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，使物体A和B以相同的速度作直线运动，某时刻实然撤消水平作用力F，则关于A

2、、B之间的摩擦力，下述正确的是　　A.始终没有摩擦力　　B.撤消F之前有摩擦力，撤消F之后没有摩擦力　　C.始终有摩擦力　　D.撤消F之后有摩擦力，撤消F之前没有摩擦力　　解析以A、B整体为研究对象，由于受推力的作用做匀加速直线运动，据牛顿第二定律可知，B对A的静摩擦力一定水平向右；当A、B在运动中突然撤消作用力F之后，A、B整体将从推力撤消时刻开始做匀速直线运动，A、B之间的摩擦力也消失.答案为B.7　　例2如图2所示，水平传送带保持1m/s的速度运动，现将一质量为0.5kg的小物体从传送带左端无初速放上，设物体与皮带间动摩擦因数为0.1，传送

3、带两端水平距离为2.5m，g=10m/s2，则物体从左端运动到右端所经历的时间为　　A.5sB.（6-1）sC.3sD.5s　　解析刚放上传送带的小物体，因与传送带间有相对运动，沿传送带运动方向产生了滑动摩擦力，大小为　　Ff=μmg=0.5N，　　因此产生的水平向右的加速度　　a=μg=1m/s2，　　经过时间t1=va=1s的匀加速运动，小物体便与传送带达共同速度而保持相对静止，所以剩下的位移　　x=2.5m-v2t=2.5m-0.5m=2m，　　小物体将做不受摩擦力的匀速直线运动.时间为t2=xv=2s，结果物体从左端运动到右端所经历的时间

4、为t=t1+t2=3s.答案为C.　　2接触面间的被变化　　摩擦力总是发生相互接触的物体之间，但是其接触面却可能随着物理条件的变化而被改变.　　例3（2012年上海卷）如图3，将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径.环与杆间动摩擦因数μ=0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角θ=53°的拉力F，使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小.（取sin53°=0.8，cos53°7=0.6，g=10m/s2）.　　解析由于拉力的大小未知，所以当拉力F较小时，环与杆的摩擦发生在杆的上侧接触面上；

5、而当拉力F较大时，环与杆的摩擦发生在杆的下侧接触面上.设Fsin53°=mg，则F=1.25N，此时环与杆之间恰好无摩擦力作用，这时对应的环的加速度为　　a0=Fcosθm=7.5m/s2>a=4.4m/s2，　　所以可知环在运动中必受摩擦力作用.因此当F<1.25N时，杆的上侧面对环产生水平向左的滑动摩擦力，据牛顿第二定律　　Fcosθ-μF=ma，　　FN+Fsinθ-mg=0，　　解得F=1N；当F>1.25N时，杆的下侧面对环产生水平向左的滑动摩擦力，由牛顿第二定律　　Fcosθ-μFN=ma，　　Fsinθ-mg-FN=0，　　解得F=

6、9N.　　本例由于拉力F的大小不同，而引起了环与杆之间发生摩擦的接触面不一样，即两者的接触面被拉力的大小不同所改变.　　3动与静的被变化　　摩擦力还可以在物体所加条件的变化中由滑动摩擦力被转变为静摩擦力.7　　例4一个物块与足够高的竖直墙壁接触，受到水平推力F的作用.力F随时间变化的规律为F=kt（常量k>0）.设物块从t=0时刻起由静止开始沿墙壁竖直向下滑动，物块与墙壁间的动摩擦因数为μ（μ<1），得到物块与竖直墙壁间的摩擦力f随时间t变化的图象，如图4所示，从图线可以得出　　A.在0～t1时间内，物块在竖直方向做匀速直线运动　　B.在0～t1

7、时间内，物块在竖直方向做加速度逐渐减小的加速运动　　C.物块的重力等于p　　D.物块下滑运动的时间关系满足t2>2t　　解析设物块的质量为m.在t=0时刻，因水平推力为零，所以摩擦力也为零.物块从初速为零开始下滑，当滑动摩擦力f=μF=μkt小于物块重力G=mg阶段，物块竖直向下的加速度　　a=G-μktm=g-μktm，　　随着时间t的增加而减小，可知物块竖直向下做加速度减小的变加速直线运动，所以B正确.当经历时间t1=Gμk时，滑动摩擦力正好等于物块重力G，此刻物块下滑的加速度为零，而速度却达到最大值，所以C正确.紧接着t1～t2时间内滑动摩

8、擦力超过物块重力，物块下滑的加速度方向变为与其运动方向相反，加速度的大小也随着时间t的增加而增大，物块开始做竖直向下的变减速直线运动，直