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1、浅谈摩擦力云南 腾冲县第五中 物理组 刘定凯 679100摘要：通过实例对物体受到的摩擦力进行分析，以期使学生能更准确的分析摩擦力，以期使学生对摩擦力的分析有更深刻的理解。关键词：滑动摩擦力、静摩擦力、运动方向对于高中生而言物理是一门比较难的学科，而从什么地方开始晕了呢，一起说起的时候很多同学就会说，从摩擦力开始，本文就一些关于此问题进行一些初浅的认识。摩擦力分为两种。一、滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。大小方向与相对运动的方向相反。二、静摩擦力：物体受外力（除静摩擦力之外）但没有发生相对滑动，有相对运动趋
2、势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的产生的力叫静摩擦力。方向：跟接触面相切，并跟物体相对运动趋势的方向相反。大小在零至最大静摩擦力之间。同学最难理解的是相对运动和相对运动趋势。关于理解“相对”两个字，我们通常所取的参照物是地面，而对于“相对”而言我们只能取与之接触的物体为参照物，来分析物体的受力情形。如以下几个例子：例1：物体放在匀速运动的皮带上，所受的摩擦力：（不等于零） 分析：当V物V皮带时，物体相对于皮带向前运动，所以摩擦力方向向左，与运动方向相反，阻碍物体的相对运动；当V物=V皮带时，物体相对于皮带静止，摩擦力为零；当V物V皮带时，物体相对于皮带向后运动，所以摩擦力方向向右，与运动方向
3、同向。 解题过程中学生最怕的是静摩擦力、滑动摩擦力的相互转换，方向改变。以下几个例题中我们去看一看：例2，一物体放在水平的木版上，当木板与地面的夹角逐渐增大时摩擦力如何变化。（设静摩擦力的最大值等于滑动摩擦力）分析：物体静止时，此物体的运动情形未知，分析时应结合运动状态来进行分析，而由经验可知一开始物体是静止的，最终物体是运动的，分析的关键在静与动转化时。解：当物体静止时，根据受力平衡得：f=Gsin （sin为增函数）FN=Gcos （cos为减函数）我们看到当逐渐增大时，f逐渐增大而FN逐渐减少但f静max=FN也逐渐减小当f=f静max时物体匀速下滑或者保持静止状态此后摩擦力由静摩擦力变
4、为滑动摩擦力即f=FN=G 所以当tan=时，物体处于临界状态所以摩擦力先逐渐增大后逐渐减小，由静摩擦力变为滑动摩擦力，支持力逐渐减小。 例3：一质量为m的A木块放在一质量为M的B木板上，木板受到力F的作用，当F逐渐增大时，A与B之间的摩擦力如何变化？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，M与地面间的动摩擦因素为2，m与M之间的动摩擦因素为1）分析：由于F是变力，当F逐渐增大时B的运动情形会随之改变，会从静止变为匀速，又由匀速变为匀加速。对于A而言存在同样情形，但A的加速度不可能无限制增加，应有一个最大值。解题时应关注其速度和加速度的变化。解：（1）当F2（M+m）g时将如图所示对A：F合=0，a=
5、0，V=0，受力平衡得FN1= GA=mg水平方向上F合=0，即Ff1=0对于B而言，竖直方向上受力平衡：FN2= FN1+GB=（M+m）g水平方向上受力平衡得：F= Ff2此时摩擦力的方向与F的方向相反（2）当F=2（M+m）g时，A、B静止或做匀速直线运动，此时的受力分析与（1）的情形相同。即：F= Ff2Ff1=0（3）当F2（M+m）g时，A、B一起向右做匀加速运动，受力分析如图所示：此时A具有一个向右的加速度，则有：FN1= GA=mg.(1)Ff1=ma(2)对B则有FN2= FN1+GB=（M+m）g(3)Ff2=2 FN2=2（M+m）g(4)且有FFf2Ff1=Ma.(5)
6、(1) (2) (3) (4) (5)联立求解得：a=Ff2=ma=此时Ff2为静摩擦力.(4)F继续增大,加速度也继续增大,当Ff2不足于提供给A做加速的合力时,A、B间是滑动摩擦力,则有因为:Ff11 FN1=1mg所以:FA合1mg当a=1g以后A的加速度不在增大所以A、B间的摩擦力恒定为Ff1=1mg而对于B则有：受到两个摩擦力Ff2=2 FN2=2（M+m）gFf1=1mg受力如图所示，此时合力为FA合=FFf2Ff1例4：如图所示，一质量为M物体放在斜面上，并用细线通过定滑轮与m相连，试讨论m在什么范围内M能静止在斜面上？（设静摩擦力的最大值等于滑动摩擦力）分析：如果 很小M放上去
7、，m=0时仍能静止，所以应先考虑 与的关系。而与的关系有一临界条件，当=tan时，物体恰好匀速下滑； tan时，物体加速下滑。另外，物体的运动趋势可能有两种，一种是相对于斜面的下滑趋势，另一种是相对于斜面上滑，此时摩擦力的方向应有两种情形，所以首先应讨论与的关系。解：当tan，即arctan、m=0有MgsinFfmax=Mgcos即m最小值取零当tan时则有T= mgMgsin=Ff+T当Ff取最大值时，即Ff= Mgsin时Tmin=MgsinMgcos即mMsinMcos由上式可知当T逐渐增大时，Ff 逐渐减小当T= Mgsin时，Ff=0T再增大时，Ff反向成为另一种形式，如图所示：则
8、有Mgsin+ Ff=T=mg此时T与Ff同增减，当Ff等于最大值时，T也等于最大值即Tmax= Mgsin+Mgcos所以mMsin+Mcos结论：当tan时有0mMsin+Mcos当tan时有MsinMcosmMsin+Mcos解决此题的关键在于当运动趋势发生改变时，摩擦力的方向也随之发生改变，且应注意最大静摩擦力等于滑动摩擦力。同样，滑动摩擦力也有类似的情形：例5：一物体以初速度为V0=10m/s滑上一倾角为370、=0.25的斜面上，求物体滑回斜面底端时的速度和所用的时间（g=10m/s2）分析：此题同样需注意上滑时摩擦力方向与下滑时不同，而绝大部分同学会认为：a上=a下（大小）而导致
9、错解。解：当物体上滑时，由受力分析图可知F合= mgsin+ Ff= mgsin+mgcos=ma所以a= gsin+gcos=8 m/s2物体所能上升的最大距离为：L=（Vt2V02 ）/2 a=6.25mt上= 0V0 / a=1.25s当物体下滑时，由受力分析图可知F合= mgsinFf = mgsinmgcos=ma所以，a下= gsingcos= 4m/s2 当物体回到出发点时速度为Vt2 0 =2 a下LVt =m/st下=s可以判定t上t下类似的题如下题可用同样的思路解决将一物体以一定的初速度V0 竖直向上抛出，设空气阻力恒定，当物体回到抛出点时速度为Vt ，上升过程中所用的时间
10、为t上，下降过程中所用的时间为t下，重力的冲量大小为I上、I下，重力所做的功大小为W上、W下。则它们之间的大小关系如何？分析：此题可以设置很多选项，但是如果注意到摩擦力的方向在运动的方向发生改变时也发生改变，F合上=G+FfF合下=GFf不难得出：V0Vt 、t上t下、W上=W下、I上I下。跟摩擦力有关的知识点很多，这里针对受力分析作一点简单的讨论，涉及摩擦力时应注意：a、 静摩擦力、滑动摩擦力一定区分清楚；b、 关注由静摩擦力转为滑动摩擦力的临界条件；c、 关注速度方向变化时，摩擦力的方向也可能随之变化；d、 涉及摩擦力不要简单的做类似匀变速直线运动处理；e、 关注两物体速度相等时和两物体速度都为零时的受力分析；f、 涉及摩擦力时慎用动量定理来解题；g、 注意运动过程。浅谈摩擦力云南省腾冲县第五中学 物理组姓名：刘定凯邮编：6791008
