勘破摩擦力的“玄機(jī)”

可能你會(huì)覺得不少摩擦力的問(wèn)題比你想象的要復(fù)雜得多，這是為什么呢？

你不妨先嘗試回答下面的幾個(gè)問(wèn)題來(lái)檢查一下自己的認(rèn)識(shí).

①講臺(tái)能靜止，是由于受到摩擦力嗎？

②摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力嗎？

③某同學(xué)用水平推力推講臺(tái)沒有推動(dòng)，是因?yàn)槟Σ亮Υ笥谕屏幔?/p>

④推動(dòng)物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力越大，物體受到的摩擦力變還是不變呢？

雖然同學(xué)們學(xué)習(xí)了關(guān)于摩擦力的不少知識(shí)，但由于沒有真正理解摩擦力產(chǎn)生的條件、摩擦力的種類、摩擦力的應(yīng)用和影響摩擦力大小的因素，所以在進(jìn)行判斷時(shí)常常被“直觀感覺”所迷惑.

同學(xué)們?cè)谏钪蝎@得了不少與摩擦力有關(guān)的體驗(yàn)，但很多體驗(yàn)與理解只是直觀感受，其中有不少經(jīng)驗(yàn)并不符合物理規(guī)律.

摩擦力產(chǎn)生的條件：物體之間已經(jīng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）.問(wèn)題①中的“講臺(tái)在地面上”正在運(yùn)動(dòng)或者即將運(yùn)動(dòng)了嗎？沒有！所以它不受摩擦力.但如果物體在斜面上靜止時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，因而受到摩擦力.

你可能已經(jīng)明白：如果沒有摩擦力，人就不能走路，車輛無(wú)法行駛.這樣的結(jié)論不僅告訴我們摩擦力有時(shí)是有益的，這時(shí)的摩擦力也恰恰是人或車輛行駛時(shí)離不開的驅(qū)動(dòng)力！因此問(wèn)題②的答案是否定的.

物體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)通常有滑動(dòng)和滾動(dòng)兩種情形，這時(shí)產(chǎn)生的阻礙物體滑動(dòng)和滾動(dòng)的力分別叫滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力.在條件相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多，所以我們給笨重的物體安裝輪子的好處是減小了搬運(yùn)時(shí)受到的摩擦力.但問(wèn)題③中涉及的摩擦力卻是另一種被稱作“靜摩擦”的力，原因是物體此時(shí)仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，即“沒有推動(dòng)”，但卻已產(chǎn)生“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)”，所以此時(shí)受到的摩擦力，這就是靜摩擦力.那么這時(shí)的推力和摩擦力誰(shuí)更大呢？答案可能出乎你的預(yù)料：它們是相等的——?jiǎng)菥?，是一?duì)平衡力，所以不動(dòng)，因?yàn)椤岸ζ胶狻钡闹R(shí)告訴我們：處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體受到的外力是彼此平衡的，而相互平衡的兩個(gè)力大小相等.

現(xiàn)在，你能運(yùn)用你所理解的影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素正確解答下面的問(wèn)題嗎？

例1 如圖甲所示，完全相同的木塊A和B疊放在水平桌面上，在12N的水平拉力F1作用下，A、B一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)木塊B所受的摩擦力為 N；若將A、B緊靠著放在水平桌面上，用水平力F2推A使它們一起做勻速運(yùn)動(dòng)（如圖乙所示），則推力F2= N.

例2 張老師用2N的力沿水平方向推一輛在水平桌面上的小車，小車以較慢的速度沿力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車受到的摩擦力是 N；當(dāng)他推小車以較快的速度沿力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所用的推力應(yīng)該 2N（選填“大于”“小于”或“等于”）.

認(rèn)真思考過(guò)的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)：例1中干擾我們判斷的是兩種情況下物體與接觸面的接觸面積不同，例2中前后兩次物體運(yùn)動(dòng)的速度不同.由于不能準(zhǔn)確地排除干擾，不少同學(xué)在解答這樣的問(wèn)題時(shí)犯錯(cuò)就在所難免了.而克服錯(cuò)誤的有效辦法是：仔細(xì)審題，找準(zhǔn)問(wèn)題中包含的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)物理規(guī)律理解問(wèn)題的本質(zhì)，就可準(zhǔn)確地抓住問(wèn)題的“穴位”，從而做出正確的判斷.

解析 例1甲圖中A、B在F1的作用下一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可先將A、B作為整體，則A、B受到一對(duì)平衡力作用，f1=F1=12N， f1作用在A上，對(duì)于B，由于A、B間沒有相對(duì)滑動(dòng)，也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以B受到摩擦力為0.乙圖中將A、B視為整體，則與甲圖相比對(duì)地面的壓力不變，由于A、B相同，所以表面的粗糙程度也相同，而摩擦力與接觸面的大小無(wú)關(guān)，所以乙圖中AB受到的摩擦力與甲圖相同，為12N，例2第1問(wèn)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，小車受到摩擦力等于推力，為2N.第2問(wèn)盡管小車運(yùn)動(dòng)速度變快，但仍然是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以還是受平衡力作用，所以推力應(yīng)等于2N.

問(wèn)題的答案可能會(huì)讓你意外，這是因?yàn)槟銢]有真正理解問(wèn)題的本質(zhì)，或者沒有學(xué)會(huì)用正確的物理規(guī)律解答問(wèn)題，而只是被直觀的感覺和表象迷惑了.所以，掌握牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，認(rèn)真思考問(wèn)題的本質(zhì)，結(jié)合相關(guān)的物理規(guī)律，你就擁有了勘破物理難題的“火眼金睛”.