淺談靜摩擦力和滑動摩擦力的判斷

江蘇省啟東市第一中學(xué)(226200) 郁 衛(wèi)●

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淺談靜摩擦力和滑動摩擦力的判斷

江蘇省啟東市第一中學(xué)(226200)
郁 衛(wèi)●

高中階段的摩擦力主要有兩類：靜摩擦力和滑動摩擦力.靜摩擦力的范圍在0～fm之間，靜摩擦力達到最大值時，物體保持相對靜止的臨界狀態(tài)；而滑動摩擦力是產(chǎn)生在發(fā)生摩擦的兩個相對滑動的物體之間，當(dāng)物體的運動狀態(tài)和受力情況發(fā)生變化時，就有可能使靜摩擦力和滑動摩擦力發(fā)生轉(zhuǎn)換.下面，我就談?wù)勗鯓优袛囔o摩擦力和滑動摩擦力.

題型一：根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件來判斷

這類題目比較簡單，直接根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件來判斷.受到靜摩擦力的物體有相對運動的趨勢，而沒有相對滑動；受到滑動摩擦力的物體有相對運動，而不會相對靜止.

題型二：與之接觸的物體是固定不動的

例題1 如圖1，物體靜止在水平地面上，有一水平力F推物體，請判斷物體受到的摩擦力大小.

這道題目學(xué)生很好理解，當(dāng)F>fm時，物體受到滑動摩擦力，f=μmg；當(dāng)F≤fm時，物體受到靜摩擦力，f=F.

接下來我問：“物體受到重力、支持力、推力、摩擦力，那為何只用推力與最大靜摩擦力作比較？”這時，學(xué)生就回答不出來了.其實這一類題目只要看摩擦力以外的其它力的合力Ff外跟它的最大靜摩擦力fm比較，當(dāng)Ff外>fm，物體受到滑動摩擦力，當(dāng)Ff外≤fm，物體受到靜摩擦力.

例題2 如圖2，物體放在粗糙的斜面上，請判斷物體受到的摩擦力情況.

圖3 圖4

第一步：對物體進行受力分析(摩擦力除外),如圖3.

第二步：求出摩擦力以外的其它力的合力，即重力mg和支持力N的合力,如圖4.

第三步：比較摩擦力以外的其它力的合力mgsinα和最大靜摩擦力fm=μmgcosα

這一類題目同樣看摩擦力以外的其它力的合力Ff外跟它的最大靜摩擦力fm比較，當(dāng)Ff外>fm，物體受到滑動摩擦力，當(dāng)Ff外≤fm，物體受到靜摩擦力.

題型三：與之接觸的物體是勻速直線運動的

圖5

以傳送帶為例：

傳送帶與水平面間的夾角為α以恒定的速度v向下運動，傳送帶足夠長，今在其右端A將一工件輕輕放在上面，工件被帶動，傳送到左端B，已知工件與傳送帶間的動摩擦因素為μ，最大靜摩擦力fm近似等于滑動摩擦力f.試分析：工件由傳送帶A端運動到B端的運動情況？如圖5.

第一階段：勻加速直線運動,如圖6.

mgsinα+μmgcosα=ma1

a1=gsinα+μgcosα

第二階段：判斷勻加速還是勻速運動,如圖7.

重力mg和支持力N的合力為mgsinα，最大靜摩擦力fm=μmgcosα.

如mgsinα<μmgcosα，則為靜摩擦力，工件作勻速直線運動.

如mgsinα>μmgcosα，則為滑動摩擦力，工件作勻加速直線運動，mgsinα-μmgcosα=ma2

a2=gsinα-μgcosα

題型四：與之接觸的物體是加速(或減速)運動的

圖8

如圖8所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B間靜摩擦力的最大值是5N，水平面光滑.用水平力F拉B，當(dāng)拉力大小分別是F=10N和F=20N時，A、B的加速度各多大？

解析 先確定臨界值，即剛好使A、B發(fā)生相對滑動的F值.當(dāng)A、B間的靜摩擦力達到5N時，既可以認為它們?nèi)匀槐３窒鄬o止，有共同的加速度，又可以認為它們間已經(jīng)發(fā)生了相對滑動，A在滑動摩擦力作用下加速運動.這時以A為對象得到a=5m/s2；再以A、B系統(tǒng)為對象得到 F =(mA+mB)a =15N

(1)當(dāng)F=10N<15N時， A、B一定仍相對靜止，所以 aA=aB=F/(mA+mB)=3.3m/s2

(2)當(dāng)F=20N>15N時，A、B間一定發(fā)生了相對滑動，用牛頓第二定律列方程：，F(xiàn)=mAaA+mBaB而aA=5m/s2，于是可以得到aB=7.5m/s2

綜上所述，許多貌似繁難的摩擦力問題，就迎刃而解了.在高中物理教學(xué)中，摩擦力這一內(nèi)容既是重點，又是難點，同時也是高考的熱點.希望引起大家的關(guān)注.

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