杜瑞
摩擦力在日常生活和生产实践中有很多实例,学生也有比较丰富的感性认识,但是,这并不代表学生深刻领会了摩擦力的物理内涵。笔者在这一节教学中,发现学生在几个问题的理解上容易出现偏差,须特别注意,现总结如下:
一、摩擦力中的“相对运动”和“运动”
“相对运动”是指以与研究对象相接触的物体(或施力物体)为参考系,而“运动”一般是指以地面或者相对地面静止的物体为参考系。
1.摩擦力产生条件与“相对”
产生摩擦力的条件之一是物体之间有相对运动或相对运动趋势,而不是物体有运动或运动趋势,也就是说物体是否受到摩擦力与物体是否运动无关,运动的物体可能不受摩擦力,静止的物体可能受到摩擦力。
例如:a.两本书叠放在一起,在推力作用下沿桌面以共同的速度运动,两个物体相对地面都是运动的,但它们之间没有相对运动,因而没有摩擦力,
b.用手握住粉笔盒,使其静止在空中,粉笔盒是静止的,但是手与粉笔盒之间有静摩擦力。
2.摩擦力的方向与“相对”
摩擦力的方向总是沿着接触面,与相对运动或相对运动趋势方向相反,而不是与运动方向相反。所以,摩擦力的方向与运动方向无关,可以与运动方向成任意角。
例如:a.汽车制动,摩擦力方向与运动方向相反
b.将一小物块轻放到水平传送带上,在刚开始的一小段时间内有摩擦力并且方向与运动方向一致。如图1所示。
c.自行车在平直路面转弯,速度方向沿切线方向,而摩擦力却沿半径指向圆心,与速度方向垂直。
d.人在电梯上加速上升,速度方向斜向上,但摩擦力水平向右,二者夹角成一定角度。如图2所示。
〖XC7.TIF〗
3.摩擦力的作用效果与“相对”
摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,而非运动,所以对于物体的运动而言,摩擦力可以是阻力也可以是动力。
例如:a.书在水平桌面上向前滑动,摩擦力与运动方向相反,是阻力。
b.人向前行走,脚和路面间的静摩擦力也向前,是动力。
二、静止的物体可能受到静摩擦力,也可能受到滑动摩擦力;运动的物体可能受到滑动摩擦力,也可能受到静摩擦力
例如:a.书放在桌面上,轻推书,书却未动,桌面受到书施加的静摩擦力;增大推力,书被推动,书与桌面产生相对运动,桌子未动,却受到滑动摩擦力作用。
b.给放在水平桌面上的粉笔盒施加一个推力作用,使其运动,运动的粉笔盒受到滑动摩擦力;手握粉笔盒在空中运动,粉笔盒是运动的,但却受到手施加的静摩擦力。
三、求摩擦力的大小时,应先分清是滑动摩擦力还是静摩擦力
对于滑动摩擦力,可以利用公式f=μN求解,摩擦力的大小与正压力成正比(注意正压力是指垂直于接触面的力),也可利用二力平衡来求解。
对于静摩擦力,不与正压力成正比,在达到最大静摩擦力之前,随着沿接触面方向的外力增大而增大。
例如:a.物体放在粗糙水平面上,在水平拉力F作用下沿水平方向运动,滑动摩擦力f与物体的正压力成正比。
b.在水平力F的作用下,物体静止在粗糙的墙面上,随着F的增大即正压力的增大,静摩擦力并不随F的增大而增大,始终等于G.。如图所示。
在重力、弹力、摩擦力这三个力中,摩擦力是难点又是〖TP8.TIF,6。1,PZ〗高考考查的一个热点,因此,要熟练掌握摩擦力产生的条件、大小和方向,尤其是对易混淆知识点的掌握,应更加重视。下面以几道高考题为例做一简单说明。
例1:如图所示,为了节省能源,某商场安装了智〖TP9.TIF,4。1,PZ〗能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯运转的很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,在匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示。那么说法正确的是()
A.顾客始终受到三个力的作用
B.顾客始终处于超重状态
C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下