高中物理之摩擦力分析之动摩擦力和静摩擦力概念和解析

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高中物理之摩擦力分析之动摩擦力和静摩擦力概念和解析

2024-03-13 09:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

摩擦力在高中物理的力学分析中占有重要的地位,如何判断摩擦力的方向和大小是高中学生必须掌握的知识点。下面我们通过从理论到实践的过程来讲述如何熟练掌握这个重要的知识点。

摩擦力大小很重要

首先,我们要搞清楚摩擦力的概念和定义。摩擦力可以分为滑动摩擦力和静摩擦力。

滑动摩擦力

定义: 滑动摩擦力是一个物体相对另一个物体滑动时,接触面间的摩擦力。

产生的条件:

两物体相互接触

有相互挤压的弹力,

发生相对滑动

方向: 滑动摩擦力的方向总与物体相对滑动方向相反,与接触面相切。这里一定要理解是相对滑动方向,而不是所谓的绝对滑动方向。

大小: 它是与接触面的材料与粗糙程度有关,与两表面之间的压力FN成正比,公式为 其中为滑动摩擦力,u为滑动摩擦系数

静摩擦力

定义: 静摩擦力是一个物体在另一个物体表面上虽然静止,但有相对运动趋势时,收到的阻碍相对运动产生的力。

产生的条件:

两物体相互接触

有相互挤压的弹力,

有相对运动趋势

方向: 滑动摩擦力的方向总与物体相对运动趋势方向相反,与接触面相切。

大小: 它随着驱动物体运动的外力增大而增大,但是存在最大值,这个最大的值称为最大静摩擦力。

通过以上的对于摩擦力的分析,大家可以看出,滑动摩擦力和静摩擦力有相同点和不同点。这里需要强调和注意的是,滑动摩擦力的大小取决于两物体间的压力和动摩擦系数,即,但是静摩擦力的大小不取决于两物体间的压力,而往往根据物体沿接触面方向的受力平衡关系来确定静摩擦力的大小。

下面根据一个例子来巩固以上滑动摩擦力和静摩擦力的定义和概念。

有一木块放在水平桌面上,在水平方向上,共受到三个力的作用和摩擦力,模块处于平衡状态。其中。若撤去力则木块所受的摩擦力会如何变化。如图一

图一

解答: 对于这个题目,最重要的是搞清楚题目中所出现的平衡状态。当我们在物理中提到平衡状态的时候,它指的有两种情况,静止或者匀速直线运动状态。那么对于摩擦力来说,这两种状态就对应着两种摩擦力,静摩擦力和滑动摩擦力。

若木块处于静止状态:      木块受到静摩擦力。由于受力平衡,可以设静摩擦力大小为f,方向向右(若最终计算结果为正,则所设方向正确,方向向右;若最终计算结果为负,则所设方向错误,方向向左),则F1+f=F2, 解得f=-6N. 此时静摩擦力大小为6N,方向假设错误,所以方向向左,和F2方向相同。这时候我们知道最大静摩擦力至少为6N。如图二

图二

当撤掉F1时,水平方向上受两个力,同上,设f方向向右,则f=F2=1N,小于6N,所以它仍然是静止状态,所受静摩擦力为大小1N, 方向向右,即与F2方向相反。

若木块处于匀速直线运动状态:木块受到滑动摩擦力。由于F1>F2,所以物体是向右滑动的,所以滑动摩擦力的方向是和运动状态相反,则它的方向向左。F滑+F2=F1,      所以F滑=6N。

当撤去F1时,由于木块与水平间的压力没有变,动摩擦因素没有变,而且物体滑动方向也没有变,所以滑动摩擦力的大小和方向也没有变,仍然为6N, 方向仍然向左。

总结:从上述解答可以看出,滑动摩擦力和静摩擦力的大小决定因素是完全不同的。滑动摩擦力取决于接触面间相互挤压的压力,但静摩擦力则取决于沿接触面方向的合力。滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,静摩擦力方向与物体所受其他力沿表面的合力方向相反。

 



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