关于摩擦力的几个问题
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关于物理摩擦力的易错题
关于物理摩擦力的易错题是指学生在学习物理过程中,容易出错或者误解的关于摩擦力的题目。
以下是一些关于物理摩擦力的易错题的示例:
1.题目:人走路时,鞋底与地面之间的摩擦力属于哪种摩擦?
答案:静摩擦力。
2.题目:自行车刹车时,刹车片与轮盘之间的摩擦力属于哪种摩擦?
答案:滑动摩擦力。
3.题目:滑冰运动员在冰面上滑行时,冰面与滑冰鞋之间的摩擦力属于哪种
摩擦?
答案:滑动摩擦力。
4.题目:一辆汽车在平直的公路上匀速行驶,汽车受到的阻力属于哪种摩擦?
答案:滑动摩擦力。
5.题目:一辆卡车在运输货物时,货物与车厢底板之间的摩擦力属于哪种摩
擦?
答案:静摩擦力。
总结:关于物理摩擦力的易错题是指一些学生在学习过程中容易出错或者误解的题目。
这些题目考查了学生对摩擦力的基本概念和分类的理解,帮助学生更好地掌握和运用相关知识。
通过这些题目的练习,学生可以加深对摩擦力的理解,提高解题能力。
摩擦力是一种常见的力,它发生在两个相互接触的物体之间,当它们在相对运动或试图相对运动时。
以下是一些关于摩擦力的简答题:1.什么是摩擦力?摩擦力是两个接触的物体之间的一种阻力,当它们在相对运动或试图相对运动时。
这种阻力可以阻止或减慢物体的运动。
2.摩擦力有哪些类型?摩擦力主要有两种类型:静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力发生在两个物体之间没有相对运动时,而动摩擦力发生在两个物体之间有相对运动时。
还有一种滚动摩擦力,发生在物体滚动时。
3.什么是静摩擦力?静摩擦力发生在两个物体之间没有相对运动时。
当一个物体在另一个物体上滑动时,静摩擦力会阻止这种滑动。
例如,当你推一个箱子但还没有让它滑动时,你会感受到静摩擦力。
4.什么是动摩擦力?动摩擦力发生在两个物体之间有相对运动时。
这种摩擦力会阻碍物体的相对运动。
例如,当你滑行时,地面上的滑动摩擦力会阻止你的运动。
5.如何测量摩擦力?测量摩擦力的方法有很多种,但最常见的方法是使用弹簧测力计。
当一个物体在另一个物体上滑动时,弹簧测力计上的读数会显示滑动摩擦力的大小。
6.什么是滚动摩擦力?滚动摩擦力发生在物体滚动时。
这种摩擦力通常比滑动摩擦力小,因为滚动可以减少与接触面的压力和摩擦。
7.摩擦力是如何产生的?摩擦力是由接触表面的粗糙度引起的。
当两个接触表面粗糙的物体相互运动时,它们的凹凸不平的表面会互相挤压和滑动,从而产生摩擦力。
8.如何减少或消除摩擦力?减少或消除摩擦力的方法有很多种。
例如,通过使接触表面更光滑、使用润滑剂或改变表面材料可以减少或消除摩擦力。
再议摩擦力的几个问题X江市盛泽中学陈丽英关键词:静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力论文摘要:高中物理中,两个相互接触物体间的摩擦力问题是一个很要的概念,谈谈对摩擦力的分类、有关极值问题、做功问题等的看法。
在物理课程中需要了解两个相互接触的物体之间的摩擦问题。
而关于摩擦力的概念是一个既重要、又容易出错的问题。
摩擦力和弹力一样本质上是由原子间或分子间的电磁力而引起的,是通过电磁场进展的。
在力学问题中摩擦力可以表观地看作是“接触力〞。
一般来说,固体间的摩擦叫干摩擦。
干摩擦力包括静摩擦力和滑动摩擦力。
在相互挤压的接触面间有相对滑动趋势但还没有发生相对滑动的时候,接触面间便出现阻碍发生相对滑动的力,这个力叫静摩擦力。
静摩擦力总是沿接触面而作用着,并与接触面间相对滑动趋势的方向相反。
静摩擦力的大小由物体所受其它力和物体的运动状态而定,它没有“独立自主〞的大小和方向,处于“被动地位〞。
但静摩擦力并不能无限止增加,当物体处在从静到动的临界状态时,静摩擦力到达最大值,叫做最大静摩擦力。
通常用库仑提出的近似经历公式f0max=µ0Nf0max表示最大静摩擦力,N表示接触面间的正压力,静摩擦因数µ0为一无量纲的纯数。
µ0与接触面的材料、外表光滑程度、干湿程度、外表温度等有关。
假设用f0表示真实的静摩擦力,那么f0≤f0max。
而且,在不超过最大静摩擦力的前提下,根据物体受力和运动状况,为了防止接触面发生相对滑动,需要多大的静摩擦力,就有多大,需要它沿哪个方向,就沿哪个方向。
当一个物体在另一个物体的外表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。
滑动摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动的方向相反。
实验说明:滑动摩擦力的大小也可用公式表示:f=µN。
其中µ叫做动摩擦因数,它的数值跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,它是一个比值,无量纲。
摩擦力练习题一、选择题1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是[ ]A.压力越大,滑动摩擦力越大B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大2.置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下,仍处于静止,则物体所受静摩擦力的大小[ ]A.与压力成正比B.等于水平拉力C.小于滑动摩擦力D.在物体上叠放另一物体,该物体受到的静摩擦力不变3.如图1,木块质量为m,跟水平桌面的动摩擦因数为μ,受水平向右的力F的作用匀速运动,从物体到边缘开始,到物体下落为止,在此过程中物体保持匀速运动,下列说法正确的是[ ]A.推力F因物体悬空部分越来越大而变小B.推力F在物体下落前会变为原来的1/2C.推力F始终是μmg D.因接触面变小,动摩擦因数μ会变大4.关于弹力和摩擦力的关系,下列说法正确的是[ ]A.两物体间若有弹力,就一定有摩擦力B.两物体间若有摩擦力,就一定有弹力C.弹力和摩擦力的方向必互相垂直D.当两物体间的弹力消失时,摩擦力仍可存在一段时间5.一物体置于粗糙水平地面上,按图2所示不同的放法,在水平力F的作用下运动,设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等,则木块受到的摩擦力的大小关系是[ ]A.f甲>f乙>f丙B.f乙>f甲>f丙C.f丙>f乙>f甲D.f甲=f乙=f丙二、填空题6.某同学用弹簧秤称一木块重5N,把木块水平桌面上,弹簧秤水平地向右拉木块.(1)当弹簧秤读数为1N时,木块未被拉动,这时木块受到的是______摩擦力,大小是______,方向向______.(2)当弹簧秤的读数是 2.1N时,木块刚好开始移动,此时木块受的是______摩擦力,大小是______,方向向______.(3)开始运动后,使木块保持匀速直线运动,弹簧秤的读数变为2N,此时木块受到的是______摩擦力,大小是______,动摩擦因数μ=______.(4)若使弹簧秤在拉动木块运动中读数变为3N时,木块受到的摩擦力是______摩擦力,大小是______.(5)木块离开弹簧秤继续滑动,这时木块受到的是______摩擦力,大小是______.7.如图3所示,用力F将质量为1kg的物体压在竖直墙上,F=50N.方向垂直于墙,若物体匀速下滑,物体受到的摩擦力是______N,动摩擦因数是______,若物体静止不动,它受到的静摩擦力是______N,方向______.(g=10N/kg)8.如图4是一主动轮A通过皮带带动从动轮B的示意图,主动轮的转动方向如图所示,试分析A轮上M点和B轮上N点受到的摩擦力的方向:f M______,f N______。
关于摩擦力的认识误区一:运动的物体间一定有摩擦力,静止的物体间不存在摩擦力若两物体接触面是光滑的,则两物体间不论怎样运动,都不会有摩擦力存在。
若两物体间接触面不光滑,如图所示:①若物体A、B均相对地面静止,则A与B之间没有摩擦力;但B与地面间虽然静止却有“相对运动的趋势”,所以存在与F等值反向的静摩擦力。
②若A与B做匀速直线运动,则A、B虽都在运动,但因A、B间无“相对运动或相对运动趋势”,故没有摩擦力;而B与地面间有“相对运动”,故存在滑动摩擦力。
③若在力F的作用下A、B一起做变速运动,则A、B均处于运动状态,且A、B之间有“相对运动趋势”,故存在静摩擦力;而B与地面之间有“相对运动”,故存在滑动摩擦力。
看来摩擦力是否存在与运动和静止无关,而是与相对运动或相对运动趋势的存在有关。
误区二:有弹力就有摩擦力,有摩擦力就有弹力从产生摩擦力的条件可知:有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件,故虽有弹力存在,但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”时,则不会产生摩擦力。
反之,若两物体间有摩擦力,则一定满足产生弹力的两个条件:(1)两物体接触;(2)有相互挤压,所以一定有弹力。
故弹力和摩擦力之间的关系应理解为“有摩擦力时一定有弹力,但有弹力时不一定有摩擦力”。
误区三:只有运动的物体才会受到滑动摩擦力作用滑动摩擦力产生在两个“相对运动”的物体之间,与物体本身是否运动没有关系。
虽然常见的滑动摩擦力多发生在运动的物体上,但静止的物体照样能产生滑动摩擦力。
如图所示,一物体在桌面上滑行,物体和一桌面之间发生了“相对运动”,均受到对方对自己的滑动摩擦力作用,但物体是运动的,而桌面却是静止的,桌面却受到了滑动摩擦力。
看来静止的物体可以受到滑动摩擦力。
误区四:只有静止的物体才会受到静摩擦力的作用静摩擦力产生在两个有“相对运动趋势”的物体之间,故两物体间应保持相对静止。
但相对于地面,物体有可能是运动的,也有可能是静止的。
高中物理:关于摩擦力做功的三个误区解读在高中物理教学过程中,大多数的学生对于摩擦力做功问题,存在很多理解和认识上的误区。
以下就针对大家在学习该部分知识的过程中出现的一些问题进行归纳、总结和分析,以使同学们深刻理解摩擦力做功的内涵,达到灵活应用的目的。
1、摩擦力总对物体做负功吗?在高中物理学习中遇到的很多问题中,摩擦力都阻碍物体运动,对物体做负功,这就很容易使我们产生一种错觉:摩擦力总是做负功。
其实,无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,对一个物体所做的功均可正、可负,也可为零。
不能认为摩擦力总是对物体做负功。
判断一个力是做正功还是做负功,要看这个力的方向与位移方向之间的夹角α是满足0°≤α90°,还是满足90°α≤180°。
例如,手握重物向上运动时,静摩擦力做正功;手握重物向下运动时,静摩擦力做负功;手握重物不运动时,静摩擦力不做功。
在行驶的车上,一个物体沿斜面向车行的方向滑下,滑动摩擦力做负功;如果物体沿斜面向车行的反方向滑下,滑动摩擦力做正功;用板擦擦黑板,滑动摩擦力对黑板不做功。
如图1,A、B叠放在水平面上,用水平力F拉A,使A、B以一起沿水平面做匀加速直线运动。
这一过程中,水平面对A的滑动摩擦力fA做负功,而静摩擦力对B却做正功(B所受的静摩擦力fB方向水平向右)。
如图2,B用水平绳与墙壁相连,当A向右滑出时,因B没有位移,故B所受的滑动摩擦力fB 对B做功为零。
如图3,以水平力拉A,使A沿B的上表面向右滑动,B由于受A对B的滑动摩擦力fB(方向水平向右)的作用,也跟着向右滑行。
显然这一过程中,B所受的滑动摩擦力fB对B做了正功。
2、一对静摩擦力所做功的代数和一定为零?对,当两物体间的摩擦力为静摩擦力时,由于两物体间无相对运动,故两物体的位移相同。
两物体相互作用的静摩擦力大小相等、方向相反,因而这两个静摩擦力所做功必定一正、一负,绝对值相等。
因此,一对静摩擦力所做功的代数和必定为零。
完整版)初中物理摩擦力练习题1.物体从光滑斜面上滑下时,只受到重力和下滑力的作用,选项C正确。
2.物体在木板小车上匀速直线运动时,只受到重力和支持力的作用,选项C正确。
13.选项A正确,F2的大小为200N。
因为叠放时两个木块的重心在同一水平线上,推动它们运动时只需克服摩擦力,所以F2等于F1乘以2.4.选项D正确,F2>F3>F1.因为梯形物体在匀速直线运动时,拉力大小与物体的重量和倾斜角度有关,倾斜角度越小,拉力越大。
5.选项C不正确。
比较甲和乙的阻力大小,应该感觉乙的阻力大,因为玻璃板比桌面更光滑,接触面更小,摩擦力更小。
6.选项C不正确,脚底下放毛巾会增加摩擦力,不利于防止滑倒。
7.选项B属于有害摩擦,因为载人飞船升空时需要克服空气阻力,消耗大量能量。
8.选项B正确,壁虎脚上的刷状肉垫可以增加接触面积,提高摩擦力,有利于爬墙。
9.选项D正确,将滑动变为滚动可以减小摩擦力,磁悬浮列车就是利用这一原理运行的。
10.选项A、C、D属于静摩擦,选项B属于动摩擦。
11.两物体受到的摩擦力的方向是物体B向左的方向。
12.地板对箱子的摩擦力的大小为200N,因为箱子的运动状态保持不变,地板对箱子的摩擦力等于人施加在箱子上的力。
13.正确的说法是选项B,地面对鞋底的摩擦力方向向前,推动人前进。
14.正确的说法是选项B,酒瓶能静止在手中,酒瓶受到手对它的摩擦力的作用。
15.玻璃杯受到的重力的平衡力是选项D,手对竹筷向上的提力。
16.木块B受到墙壁的摩擦力为f1,木块B受到木块A的摩擦力为f2,两者方向分别为竖直向上和水平向左,因此选项A是正确的。
17.不可能发生的现象是选项B,我们将无法写字,因为笔会从手中滑下来。
18.体操运动员在上单杠之前抹镁粉是为了增大摩擦,而在单杠上做回环动作时手握单杠不能太紧是为了减小摩擦,因此选项A是正确的。
摩擦力增加钳口与物体之间的摩擦力,以便更好地夹住物体。
(3)在机器的传动部分中,使用润滑油可以减少机器零件之间的摩擦,延长机器的使用寿命。
摩擦力十大经典题型题型一:摩擦力的概念理解例题:关于摩擦力,下列说法正确的是()A. 相互压紧的粗糙物体间一定存在摩擦力B. 运动的物体一定受到滑动摩擦力C. 静止的物体一定受到静摩擦力D. 相互压紧的粗糙物体之间有相对运动或相对运动趋势时,才会产生摩擦力解析:D 选项正确。
相互压紧的粗糙物体之间,如果没有相对运动或相对运动趋势,就不会产生摩擦力,A 选项错误;运动的物体不一定受到滑动摩擦力,比如在光滑水平面上运动的物体就不受摩擦力,B 选项错误;静止的物体不一定受到静摩擦力,比如放在水平光滑地面上静止的物体就不受摩擦力,C 选项错误。
题型二:判断摩擦力的方向例题:人在水平地面上向前行走,脚受到地面的摩擦力方向是()A. 向前B. 向后C. 向上D. 向下解析:A 选项正确。
人向前行走时,脚向后蹬地,地面给脚一个向前的摩擦力,使人能够向前运动。
题型三:摩擦力大小的计算例题:用 20N 的水平力把重 8N 的物体压在竖直墙壁上,物体与墙壁的接触面积为 0.01m²,则墙壁受到的压力为_____N,压强为_____Pa,物体受到的摩擦力为_____N。
解析:墙壁受到的压力等于水平力,即 20N;压强 = 压力÷受力面积 = 20N÷0.01m² = 2000Pa;物体在竖直方向上静止,受到的重力和摩擦力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于重力,为 8N。
题型四:增大或减小摩擦力的方法例题:下列实例中,为了增大摩擦力的是()A. 给自行车轴加润滑油B. 鞋底有凹凸不平的花纹C. 行李箱安装滚动的轮子D. 磁悬浮列车悬浮行驶解析:B 选项正确。
鞋底的凹凸不平的花纹,增大了接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力;A 选项加润滑油是减小接触面的粗糙程度,减小摩擦力;C 选项安装滚动轮子是变滑动为滚动,减小摩擦力;D 选项磁悬浮列车悬浮行驶是使接触面分离,减小摩擦力。
题型五:摩擦力在生活中的应用A. 车轮上安装滚动轴承B. 拔河比赛时,运动员用力握住绳子C. 磁悬浮列车高速行驶D. 机械钟表定期上油解析:B 选项正确。
摩擦力--高中物理模块典型题归纳(含详细答案)一、单选题1.如图所示,用力F把铁块压在竖直墙上不动,那么,当F增大时,关于铁块对墙的压力N,铁块受墙的摩擦力f,下列判断正确的是()A.N增大,f不变B.N增大,f增大C.N变小,f不变D.N不变,f不变2.下列关于静摩擦力的说法中正确的是()A.只有静止的物体才受静摩擦力B.静摩擦力与压力成正比C.静摩擦力方向可能与物体运动方向垂直D.静摩擦力方向与物体运动方向一定相反3.如图甲所示,小孩用80N的水平力推木箱不动,木箱此时受到水平地面的摩擦力大小为F1;如图乙所示,小孩把木箱推动了,此时木箱与水平地面间摩擦力大小为F2.若木箱对水平地面的压力大小为200N,木箱与水平地面间的动摩擦因数为0.45,则F1、F2的大小分别为()A.90 N、80 NB.80 N、45 NC.80 N、90 ND.90 N、90 N4.滑块能沿静止的传送带匀速滑下,如图.若在下滑时突然开动传送带向上传动.此时滑块的运动将()A.维持原来匀速下滑B.减速下滑C.向上运动D.可能相对地面不动.5.关于摩擦力,下列说法中正确的是( )A.摩擦力的大小跟支持力的大小成正比B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的C.静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反D.静摩擦力可能是阻力,也可能是动力6.如图所示,皮带运输机将物体匀速地送往高处,下列结论正确的是()A.物体受到的摩擦力方向与其运动方向相反B.传送的速度越大,物体受到的摩擦力越大C.物体所受的摩擦力与传送的速度无关D.若匀速向下传送货物,物体所受的摩擦力沿皮带向下7.如图所示,物体M放在水平面上受到两个水平力的作用,F1=4 N,F2=8 N,物体处于静止状态。
如果将水平力F1增大到10 N,则()A.物体M仍处于静止B.物体M受到的合力方向向左C.物体M受到的合力方向向右D.物体M受到的摩擦力方向向右8.关于动摩擦因数μ,下列说法正确的是()A.由公式μ= 可知,μ与摩擦力F f成正比,与正压力F N成反比B.μ只跟相互接触的两个物体的材料有关C.μ只跟两接触面粗糙程度有关D.μ既跟相互接触的两物体的材料有关,又跟接触面粗糙有关9.如图所示,小车向右运动的过程中,某段时间内车中悬挂的小球A和车水平底板上的物块B都相对车厢静止,悬挂小球A的悬线与竖直线有一定夹角.这段时间内关于物块B受到的摩擦力,下列判断中正确的是()A.物块B不受摩擦力作用B.物块B受摩擦力作用,大小恒定,方向向右C.物块B受摩擦力作用,大小恒定,方向向左D.因小车的运动性质不能确定,故B受到的摩擦力情况无法判断二、多选题10.用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t=0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零.则物体所受的摩擦力F f随时间t变化图象可能是下列图中()A. B. C. D.11.如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法正确的是()A.若木块静止,木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向是竖直向上B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为μFD.若开始时木块静止,当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用12.如图,水平的皮带传送装置中,O1为主动轮,O2为从动轮,皮带做匀速传动且不打滑.此时把一重10N的物体由静止放在皮带上的A点,若物体和皮带间的动摩擦因数μ=0.4.则下列说法正确的是()A.刚放上时,物体受到向左的滑动摩擦力4NB.达到相对静止后,物体在A点右侧,受到的是静摩擦力C.皮带上M点受到向下的静摩擦力D.皮带上N点受到向下的静摩擦力13.关于摩擦力,下列说法正确的是()A.滑动摩擦力的方向一定与速度反向B.物体在另一个物体表面滑动,但不一定受到摩擦力C.摩擦力总是阻碍物体的运动D.静止的物体也可能受动摩擦力,运动的物体也可能受静摩擦力14.关于静摩擦力,下列说法正确的是()A.只有静止的物体才可能受静摩擦力B.有相对运动趋势的相互接触的物体间有可能产生静摩擦力C.产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止D.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力产生15.A、B两木块重分别为90N和30N,用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上,A 与B、B与桌面C之间的动摩擦因数均为0.3,当对滑轮施一水平力F=30N时,则()A.A对B的摩擦力为15NB.A对B的摩擦力为9NC.B对C的摩擦力为30ND.细线的张力为15N16.下列说法中,不正确的是()A.相互压紧并发生相对运动的物体间一定有摩擦力的作用B.摩擦力的方向总是与物体运动方向相反C.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动D.滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动三、实验探究题17.某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离.(1)物块下滑是的加速度a=________m/s2打点C点时物块的速度v=________m/s;(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还需测量的物理量是(填正确答案标号)A.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角.18.某实验小组使用力的传感器代替弹簧测力计研究摩擦力,在计算机屏幕上直接得到摩擦力随时间变化的关系图,装置如图所示:(1)保持接触面的压力、面积等因素不变,只研究接触面粗糙程度对摩擦力的影响,这种研究方法称为________。
再议摩擦力的几个问题吴江市盛泽中学陈丽英关键词:静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力论文摘要:高中物理中,两个相互接触物体间的摩擦力问题是一个很要的概念,谈谈对摩擦力的分类、有关极值问题、做功问题等的看法。
在物理课程中需要了解两个相互接触的物体之间的摩擦问题。
而关于摩擦力的概念是一个既重要、又容易出错的问题。
摩擦力和弹力一样本质上是由原子间或分子间的电磁力而引起的,是通过电磁场进行的。
在力学问题中摩擦力可以表观地看作是“接触力”。
一般来说,固体间的摩擦叫干摩擦。
干摩擦力包括静摩擦力和滑动摩擦力。
在相互挤压的接触面间有相对滑动趋势但还没有发生相对滑动的时候,接触面间便出现阻碍发生相对滑动的力,这个力叫静摩擦力。
静摩擦力总是沿接触面而作用着,并与接触面间相对滑动趋势的方向相反。
静摩擦力的大小由物体所受其它力和物体的运动状态而定,它没有“独立自主”的大小和方向,处于“被动地位”。
但静摩擦力并不能无限止增加,当物体处在从静到动的临界状态时,静摩擦力达到最大值,叫做最大静摩擦力。
通常用库仑提出的近似经验公式f0max=µ0Nf0max表示最大静摩擦力,N表示接触面间的正压力,静摩擦因数µ0为一无量纲的纯数。
µ0与接触面的材料、表面光滑程度、干湿程度、表面温度等有关。
若用f0表示真实的静摩擦力,则f0≤f0max。
而且,在不超过最大静摩擦力的前提下,根据物体受力和运动状况,为了防止接触面发生相对滑动,需要多大的静摩擦力,就有多大,需要它沿哪个方向,就沿哪个方向。
当一个物体在另一个物体的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。
滑动摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动的方向相反。
实验表明:滑动摩擦力的大小也可用公式表示:f=µN。
其中µ叫做动摩擦因数,它的数值跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,它是一个比值,无量纲。
除了上述两种摩擦力以外,还有滚动摩擦。
滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。
滚动摩擦一般比滑动摩擦小得多。
下面就两物体间的摩擦力问题作一些初浅的探讨。
一、关于静摩擦力与滑动摩擦力之间的“突变”问题学生对摩擦力的理解、尤其是对滑动摩擦力和静摩擦力之间的转换过程中的“突变”问题,有时感到难以理解。
现用数学图象对它们之间的转换过程表现出来,有助于学生较清晰地理解两者间的“突变”过程,也有利于培养学生用数学图象来解决物理问题的能力。
[例题1]如图1所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动,则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图象(图2)正确的是:()A B C D( 图2 )[析与解]:当木块没有受拉力,即F =0时,桌面对木块没有摩擦力,即f=0。
当木块受到的水平拉力F 较小时,木块仍保持静止,但出现向右运动的趋势,桌面对木块产生静摩擦力,其大小与F 相等,方向相反。
随着水平拉力F 不断增大,木块向右运动的趋势增强,桌面对木块的静摩擦力也相应增大,直到水平力F足够大时,木块开始滑动,桌面对木块的静摩擦力达成到最大值f m ,在这个过程中,由木块在水平方向的二力平衡条件知道,桌面对木块的静摩擦力f 始终与拉力F 等大反向,即静摩擦力f 随着F的增大而增大。
木块发生滑动的瞬间,桌面对它的阻碍作用由最大静摩擦力突然变为滑动摩擦力,其值要小于最大静摩擦力,即两种摩擦力大小发生“突变”。
在木块继续滑动的过程中滑动摩擦力又保持不变,所以D答案正确。
本题把静摩擦力的变化过程、最大静摩擦力大于滑动摩擦力、静摩擦力向滑动摩擦力转变的过程中产生的“突变”以及不变的滑动摩擦力通过数学图像清楚地表示出来,给学生留下深刻的印象。
[例题2]如图3所示,物体放在粗糙木板上,木板可绕M 端自由转动,若将其N 端慢慢抬起,物体所受的摩擦力为f ,木板与地面间夹角为θ,则物体所受的摩擦力f 的大小随θ的变化图线是图4中的( )( 图3 )0000A B C D( 图4 )[析与解]:当木板与地面间的夹角是00时,物体没有发生相对运动的趋势,不受静摩擦力,即f=0.当物体所受静摩擦力f 达到最大值f m 之前总与重力沿斜面向下的分力相平衡,即f =µmgsin θ,当θ角由0增大到θ0,即静摩擦力f 达到最大值f m 之前,它随θ呈正弦曲线变化规律。
当静摩擦力f 达到最大值f m 并开始滑动的瞬间,静摩擦力突然变为滑动摩擦力,其值为f =µN=μmg cos θ.故θ角在θ0之后到900的过程中滑动摩擦力 f 滑随θ的变化图线为余弦曲线,并且滑动摩擦力f 滑小于最大静摩擦力f m ,即在θ0角处摩擦力发生由静摩擦力到滑动摩擦力的“突变”。
所以图4中 C 符合上述变化规律,为正确答案。
本题以数学图象的形式,活灵活现地把静摩擦力和滑动摩擦力的规律反映出来了,它能使学生通过比较对静摩擦力和滑动摩擦力的性质及之间的“突变”过程更加清晰明确,具有启发性、典型性。
[例题3]如图5所示,把一重为G 的物体,用一个与时间成正比的水平推力F 推压在足够高而平整的竖直墙壁上,开始时物体的速度为零,从t =0开始,物体所受的摩擦力随时间的变化图象是图6中的()F[析与解]:开始时由于推力F推为零,物体和墙壁间没有压,则摩擦力f = 0。
物体在重力的作用下开始沿竖直墙面下滑,所以开始时是滑动摩擦力。
由f =µN,又N=F推,而F推随时间成正比的增加,所以摩擦力f也随时间成正比的增加。
当f增大到等于G时,物体具有一定的速度,由于惯性仍然滑行,随着滑行的继续,因压力不断增加,摩擦力f=µN将大于物体的重力G,物体作减速运动,最后物体静止于墙面上,滑动摩擦力突然变为了静摩擦力。
在竖直方向根据二力平衡条件:静摩擦力f =G。
因此,在某一瞬间摩擦力发生了由大于G到等于G的“突变”。
所以D为本题的正确答案。
本题的讨论过程和答案的数学图象,非常形象地表明了滑动摩擦力向静摩擦力转变时所发生的“突变”,有助于学生分析摩擦力的问题时,根据物体的运动状态确定摩擦力的种类。
以上三个例题的正确图象分别反映了摩擦力随外力变化时的突变、摩擦力随斜面角度变化时的突变、摩擦力随时间变化的突变,它们都反映了两种摩擦力之间转换时表现出来的特点。
二、滑动摩擦力永远都不可能为零在中学物理中,定义滑动摩擦力的大小f滑= µN,定义最大静摩擦力的大小f0max=µ0N,其中N是正压力。
在相同接触面的情况下,最大静摩擦系数µ0略大于滑动摩擦因数µ,也即滑动摩擦力是小于最大静摩擦力的。
在正压力一定的情况下,影响滑动摩擦力的就是滑动摩擦因数µ,它与两物体的材料、接触面的粗糙程度及表面的润滑情况等有关。
甚至还与滑动表面接触时间的长短有关。
在通常的解题过程中,常常由于题目中有“光滑”两个字而认为两接触面间无任何摩擦力,甚至有的还认为存在摩擦力的其中一个必要条件就是接触面不光滑,这是一种理想情况。
实际上,滑动摩擦因数µ的确与两接触面的光滑程度有关。
而且,随着两接触面的光滑程度越来越高,(在一定限度内)滑动摩擦因数µ是越来越小,但并不是等于零,而是等于某一临界值。
也即当两接触面是光滑的时候,物体间的摩擦力也不是等于零,而是趋于某一临界值。
当两物体间的光滑达到一定的程度时,由于两物体间的距离也非常接近,达到甚至超过10-10m时,两接触面间的分子引力将表现得较为明显,此时的滑动摩擦力由于受到分子间引力的作用而受到影响,重新开始增大。
所以,滑动摩擦力始终都不会为零。
另外,滑动摩擦力的大小还随着物体相对速度的增大而继续减小,达到一定程度时,以后又随着相f图7 )三、关于滚动问题中的摩擦力a)滚动摩擦并不是滚动摩擦力通常认为,在有相对运动趋势的静止物体间存在静摩擦力;在物体间存在相对运动时有滑动摩擦力,顺利成章的,当一个物体在另一个物体表面上滚动时受到的阻碍就是滚动摩擦力。
而且,从大量的生活经历可知,在同样的条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。
实质上,滚动摩擦并不是力,而是一种阻碍物体滚动的力偶矩(或力矩)。
当一个物体在粗糙平面上滚动时,平面和物体的接触处要发生形变,从而使接触处前方的支承面突起,这就使支承面作用于物体的弹力N的作用点从最低点向前移动d(见图8)。
这个弹力和重力一起产生一个阻碍物体滚动的力偶矩Nd,这就是滚动摩擦。
(图 8)从实践中可知,滚动摩擦力矩的大小和正压力成正比,即M=kN,其中k是滚动摩擦系数,在数值上相当于弹力对于滚动体质心的力臂(图中的d),它具有长度的量纲。
所谓滚动摩擦比滑动摩擦小,不能理解为滚动摩擦力矩比滑动摩擦力小,因为力矩跟力是无法比较大小的。
它的含义是指在其它条件都相同的情况下,克服滚动摩擦使物体运动需要的力比克服滑动摩擦使物体运动需要的力小得多。
例如使圆柱形的铁桶滚动前进要比它滑动前进省力得多。
(2)关于滚动问题中的静摩擦力当物体间有无滑动时的滚动的情况时,如何来判断静摩擦力的大小和方向?下面就此问题,提出几点粗浅的看法。
举例如下:设一刚性圆柱体,在一刚性的平面上向右作无滑动的滚动。
由于物体均为刚性,故不存在滚动摩擦力偶矩。
今讨论以下几种情况时,物体所受静摩擦力的大小和方向。
(1)圆柱体在平面上作匀速滚动(图1)(2)用水平力F作用于圆柱体的质心点上(图2)(3)用一力偶(F1、F2)作用在圆柱体上(图3)(4) 用一不过质心的水平力F3作用在圆柱体上(图4)有人可能会说:"在上述四种情况中,刚体都是作向右的滚动,又因静摩擦力f必与刚体的相对运动方向相反,所以f的方向均向左"。
其实这是错误的,事实上是:对于图1来说,f=0;对于图2,f向左;对于图3,f向右;对于图4,f或右、或左、或为零。
( 图(图3 )(图4 )R2 1(图 5 )下面就以上问题作如下具体分析,我们先取一般情形为例:设一实心圆柱体,在截面的B点受一水平向右的力F1,在其质心C点上受一水平向左的力F2作用,同时,可先假设f向右(如图5),根据质心运动定理及绕质心的转动定律,可得:F1-F2+f=ma cF1r-fR=J cβ,又 a c=Rβ将实心圆柱体对质心点的转动惯量J c=1/2mR2代入上式中,求得:f=-(R-2r)F1/3R+F2/3对上式讨论如下:(1)当F1=F2=0时,则f=0,即上述图1情况成立。
(2)F2=0,F1=F,r=0时,则f=-F/3<0(方向向左),即上述图2情况成立。
(3)当F1=F2,r>0,则f=2rF1/3R>0(方向向右),即上述图3情况成立。