試分析滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式在變化中的巧用

易凡驍 湖南省長(zhǎng)沙市周南中學(xué)

試分析滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式在變化中的巧用

易凡驍 湖南省長(zhǎng)沙市周南中學(xué)

在高中物理學(xué)科中滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式是一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，高中生不僅要把握滑動(dòng)摩擦力的概念和原理，并進(jìn)行透徹地理解和分析，還要把滑動(dòng)摩擦力和正壓力的關(guān)系表達(dá)式廣泛應(yīng)用在各種不同情況當(dāng)中。本文就針對(duì)滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式在變化中的巧妙運(yùn)用展開(kāi)分析。

滑動(dòng)摩擦力 正壓力 關(guān)系表達(dá)式 巧用

高中生一般都能夠?qū)瑒?dòng)摩擦力和正壓力的關(guān)系表達(dá)式有一定的認(rèn)識(shí)，可以應(yīng)用這個(gè)表達(dá)式解決比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題。也就是說(shuō)高中生應(yīng)用該表達(dá)式的方法很普遍，沒(méi)有靈活創(chuàng)造地應(yīng)用這個(gè)關(guān)系表達(dá)式解決不同問(wèn)題，沒(méi)有達(dá)到巧用的程度。因此高中生必須懂得滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式在不同情況下的特殊用法。

1 簡(jiǎn)述滑動(dòng)摩擦力和正壓力的關(guān)系表達(dá)式

滑動(dòng)摩擦力是高中物理力學(xué)內(nèi)容里的重點(diǎn)知識(shí)，滑動(dòng)摩擦力在生活中處處存在，而滑動(dòng)摩擦力和正壓力之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，將它們的這種關(guān)系通過(guò)公式表達(dá)出來(lái)就是。本來(lái)活動(dòng)摩擦力的出現(xiàn)就和物體受到的正壓力有關(guān)，在這個(gè)關(guān)系表達(dá)式里更是體現(xiàn)了二者之間的重要聯(lián)系，高中生想要巧用這個(gè)關(guān)系表達(dá)式解決相關(guān)問(wèn)題，就必須明白該關(guān)系式中各個(gè)量的含義，u是指摩擦系數(shù)，即物體之間的接觸面材料、光滑度等因素不同而導(dǎo)致產(chǎn)生的摩擦力大小也不同。摩擦系數(shù)就是一個(gè)比例常數(shù)，其具體的計(jì)算方式不需要高中生詳細(xì)掌握，只要在實(shí)踐中能夠正確使用摩擦系數(shù)，并且熟練運(yùn)用該關(guān)系表達(dá)式解答問(wèn)題。

2 滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式在不同問(wèn)題中的巧用

高中生在日常學(xué)習(xí)中遇到關(guān)于滑動(dòng)摩擦力和正壓力的問(wèn)題時(shí)，就要考慮怎樣巧妙運(yùn)用關(guān)系表達(dá)式來(lái)解決，鍛煉自己思維能力的同時(shí)，還應(yīng)該養(yǎng)成靈敏的判斷力，找準(zhǔn)問(wèn)題的切入點(diǎn)，恰當(dāng)運(yùn)用關(guān)系表達(dá)式。比如，在粗糙斜面B上有一個(gè)木塊A，A從上面勻速下滑，B則保持靜止不動(dòng)，則B相對(duì)于水平面有無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，高中生在分析這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，就要注意A、B兩個(gè)物體分別的受力情況。由于平衡條件的影響，因而A受到支持力和滑動(dòng)摩擦力的同時(shí)作用，其合力的方向豎直向上，再通過(guò)對(duì)木塊A受力情況的分析，根據(jù)牛頂?shù)谌傻南嚓P(guān)規(guī)定，可以知道A對(duì)B產(chǎn)生的壓力與它受到的滑動(dòng)摩擦力形成的合力方向恰好相反，處于豎直向下的狀態(tài)。所以可以得到結(jié)論，斜面B在水平方向上沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。高中生明白這類(lèi)題型的解法后，就可以繼續(xù)應(yīng)用相關(guān)原理去解決這類(lèi)問(wèn)題的變形情況。

例如，在粗糙的水平地面上，有一個(gè)斜面A，此時(shí)剛好有一個(gè)木塊B從高處勻速滑下，斜面處于靜止?fàn)顟B(tài)，在木塊B上施加一個(gè)沿斜面向下的拉力F，木塊在該力的作用下，開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，試分析斜面A的情況。高中生還是可以通過(guò)對(duì)兩個(gè)物體受力情況的分析，來(lái)找到問(wèn)題的突破點(diǎn)。該題和變形前的問(wèn)題相比，多了拉力F的條件，所以在木塊B受到拉力之前，物體在兩題中的受力情況應(yīng)該是相同的。當(dāng)受到拉力影響之后，木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，開(kāi)始作加速運(yùn)動(dòng)，但是其受到的支持力和滑動(dòng)摩擦力不會(huì)發(fā)生改變，那么作用在斜面A上的力也不變。所以的得出結(jié)論斜面A保持靜止?fàn)顟B(tài)，并且在水平面上沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。高中生解決這兩類(lèi)問(wèn)題時(shí)，用到更多的是共點(diǎn)力平衡條件，以及物理中的牛頓第三定律，倘若問(wèn)題繼續(xù)變形，很多學(xué)生就會(huì)感到無(wú)從下手。

如在一個(gè)傾斜角θ是30°的斜面A上，木塊B沿著斜面勻速下滑，該斜面體靜止在地面，這時(shí)給木塊施加一個(gè)和豎直方向呈30°的拉力，斜面體還是不動(dòng)，求地面作用于斜面體的摩擦力情況。高中生應(yīng)該知道在拉力作用之前，兩個(gè)物體的受力情況和先前是一樣的，在拉力出現(xiàn)后，木塊B受到的斜面支持力就會(huì)改變，使得滑動(dòng)摩擦力也發(fā)生變化。再分析斜面體的受力情況木塊對(duì)它的壓力和滑動(dòng)摩擦力的合力影響到A。這時(shí)就要求我們高中生巧妙運(yùn)用關(guān)系表達(dá)式。其實(shí)，高中生只要掌握物體受到的滑動(dòng)摩擦力和支持力的方向不變，那么無(wú)論其大小怎樣變化，都可以應(yīng)用該關(guān)系式，以及合力方向與支持力方向的夾角α來(lái)解題，即。該題中A對(duì)B的合力方向豎直向上，其與支持力的夾角未發(fā)生變化，再根據(jù)牛頓第三定律，可以得到B作用于A的壓力和滑動(dòng)摩擦力的合力方向也是一直不變的，所以說(shuō)斜面體A對(duì)水平地面沒(méi)有產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，其仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)。高中生在這道題中就很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，關(guān)鍵在于對(duì)滑動(dòng)摩擦力和正壓力關(guān)系表達(dá)式的認(rèn)識(shí)不夠深刻，在解題過(guò)程中沒(méi)辦法進(jìn)行巧妙運(yùn)用。因此，我們高中生一定要仔細(xì)分析題目中各物體的受力情況并帶入關(guān)系表達(dá)式，創(chuàng)造性地進(jìn)行處理。

結(jié)束語(yǔ)：高中生充分理解滑動(dòng)摩擦力和正壓力的關(guān)系表達(dá)式是很有必要的，在后續(xù)應(yīng)用過(guò)程中將起到事半功倍的作用，尤其是針對(duì)不同題目的變化情況巧妙運(yùn)用關(guān)系表達(dá)式解題。

[1]田潔.摩擦力的探究實(shí)驗(yàn)[J].讀與寫(xiě)(教育教學(xué)刊),2016,(06):130-131+4