方林
误区一:摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
走出误区 摩擦力的方向总平行于接触面,与产生摩擦力的两物体间的相对运动(或相对运动的趋势)的方向相反,与两物体各自的运动方向无关。因此摩擦力的方向可以和物体的运动方向相同,也可以相反,还可以垂直(如人手提油瓶水平移动时)。
例1 如图1所示,物块相对静止在传送带上,由低处运送到高处,试分析物块所受摩擦力的方向。
分析 物体相对静止在传送带上,但它相对于传送带有向下滑动的趋势,物体受到沿斜面向上的摩擦力。(物体的运动方向也是沿斜面向上的,故物体所受摩擦力方向与物体运动方向相同。)
例2 如图2所示,在水平地面上放置一长木板乙,乙上叠放着另一小木块甲,现分别让长木板与木块以速度v、v水平向右运动,且v>v,试分析甲、乙所受摩擦力的方向。
分析 因v>v,故甲相对于乙的运动方向水平向左,故甲受到的滑动摩擦力方向水平向右,与甲的运动方向相同;乙相对于甲的运动方向水平向右,故乙受到的滑动摩擦力方向水平向左,与乙的运动方向相反。
误区二:静止的物体受到的摩擦力肯定是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力肯定是滑动摩擦力
走出误区 判断摩擦力的方向必须抓住“相对运动(趋势)”中“相对”二字的含义。“相对”是指产生摩擦力的相互接触的物体之间,而非其他惯性参考系。只要两物体间存在相对运动的趋势,即使两物体相对地面运动,此两物体间仍可以受静摩擦力作用。如例1中随传送带一起匀速斜向上运动的物块,受到的就是传送带施加的静摩擦力的作用。
误区三:摩擦力总是阻力,阻碍物体的运动
走出误区 摩擦力阻碍相对运动或相对运动趋势,并非就一定是阻力。因为摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同也可以相反,所以不论是哪种摩擦力,都可以成为阻力或动力。当摩擦力的方向与物体的运动方向相同时,摩擦力就作为动力而存在(如例1中的物块、例2中的甲物体),当摩擦力的方向与物体的运动方向相反时,摩擦力就作为阻力而存在(如例1中的传送带、例2中的乙物体)。
误区四:动摩擦因数总是小于1
走出误区 教材中列举的几种材料间的动摩擦因数均小于1,但不能认为所有材料间的动摩擦因数都小于1。实际上,两种材料间的动摩擦因数也有大于1的情况。实验测得橡皮与金属间的动摩擦因数1<μ<4,铟与铟间的动摩擦因数1.5<μ<2.0。金属经过特殊处理后,动摩擦因数可达5~6。
误区五:在正压力和接触面粗糙程度相同时,接触面积越大,运动速度越大,动摩擦力越大
走出误区 滑动摩擦力F的大小与接触面上的正压力F成正比,与接触面积无关,与运动快慢无关。
例3 某物体在水平粗糙地面上先后以速率为1 m/s和2 m/s运动,则物体所受的摩擦力哪个大?
分析 一样大。
例4 有一块质量为m的砖,它的长、宽、高分别25 cm、15 cm和8 cm,把它平放、侧放和竖放在水平面上,用水平力拉动砖块时,砖块受到的摩擦力分别为F、F、F,则它们的大小关系为( )。
A.F>F>F
B.F=F=F
C.F
D.无法比较
分析 一样大,摩擦力与接触面积无关,选B。
例5 一根质量为m、长为a的均匀木棒,它与桌面间的动摩擦因数为μ,用水平力F推它,当其经过如图3所示位置时,求摩擦力F。
分析 因重心仍在桌面上,故F=mg,则F=μF=μmg。
误区六:静摩擦力的大小随正压力的变化而变化
走出误区 滑动摩擦力F的大小与正压力F成正比,即F=μF,但静摩擦力的大小与正压力无关,只有最大静摩擦力与正压力F成正比。如图4所示,物体静止在墙面上,无论F是增大还是减小,只要物体静止在墙面上,其受到墙面的静摩擦力的大小均等于物体的重力。但是,当力F增大时,物体和墙之间的正压力会增大,此时要使物体向上或向下移动就更困难,即最大静摩擦力变大。由以上分析知,求静摩擦力的大小时,常需将物体的状态和其他受力情况结合起来分析。
例6 如图5所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使瓶子静止在竖直方向上,以下说法中正确的是( )。
A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大
B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力会增大
分析 瓶子保持静止,受力平衡,对瓶子进行受力分析,竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,因而静摩擦力等于重力,手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大,但是静摩擦力始终等于重力,故A、B错误,C正确;往油瓶里添油,重力变大,所以油瓶受的摩擦力会变大,故D正确。故选CD。