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________。
关于摩擦力做功的讨论一、滑动摩擦力两物体直接接触,接触面上有弹力出现,接触面不润滑,接触面上有相对运动时,二者相互向对方施加阻碍相对运动的滑动摩擦力。
1.滑动摩擦力一定做功吗?由以上对滑动摩擦力的描画,很容易得出一个结论:滑动摩擦力一定做功。
其实这个结论是错误的。
虽然出现滑动摩擦力作用的两物体,一定有相对运动发作,但计算功的公式中的s是受力物体相对空中的位移,两物体间有相对运动,但两物体不一定全都相对空中有位移发作。
如图1所示,A、B两物体叠放在水平空中上,用细绳将A 物体拴接于竖直墙上,两物体的接触处不润滑,现用水平拉力将物体B拉出,在拉出B物体的进程中,B对A的滑动摩擦力是水平向右的,而A物体相对空中的位移却是零,所以B对A的滑动摩擦力对A不做功。
判别滑动摩擦力能否做功,首先要搞清是哪个力对那个物体做不做功,关键是看这个物体在摩擦力的方向上相对空中的位移是不是零。
2.滑动摩擦力一定做负功吗?由于摩擦力的方向总是与相对运动方向相反,如两物体中甲对乙的滑动摩擦力方向总是与乙相对甲的运动方向对反,这也很容易得出滑动摩擦力一定做负功的错误结论。
判别滑动摩擦力是做负功还是做正功,首先还得搞清是判别哪个力对哪个物体做功,关键是判别该物体所受滑动摩擦力的方向与它相对空中的位移方向间的夹角是大于、等于还是小于90o,与此区分对应的是做负功、不做功、做正功。
如图2所示,在润滑水平空中上静置一外表不润滑的长木板B,现有一可视为质点的小物体A以水平初速度vo从长木板的左端滑向右端。
如图3、图4所示,在A未分开B前,A 物体所受滑动摩擦力fAB水平向左,A相对空中的位移sA方向向右,所以滑动摩擦力fAB对A做负功;B物体所受滑动摩擦力fBA方向向右,相对空中的位移sB方向向右,滑动摩擦力fBA对B做正功。
3.一对滑动摩擦力功的代数和一定不为零吗?物体间力的作用总是相互的,两物体间的滑动摩擦力也不例外,如图2中的A、B两物体间,A对B施加滑动摩擦力fBA的同时也遭到了作为此力的反作用力的B对A的滑动摩擦力fAB,由牛顿第三定律知,这两个力大小相等,设它们的大小为f,那么上述进程中,这两个力的功区分为:,。
物理的摩擦力达标测试题及答案物理的摩擦力达标测试题及答案1.关于由滑动摩擦力公式推出的=FFN,下列说法正确的是()A.动摩擦因数与摩擦力F成正比,F越大,越大B.动摩擦因数与正压力FN成反比,FN越大,越小C.动摩擦因数与摩擦力F成正比,与正压力FN成反比D.动摩擦因数的大小由两物体接触面的情况及材料决定解析:动摩擦因数只与两物体的材料及接触面的粗糙程度有关,与FN的大小及F的大小等无关.答案:D2.下列关于摩擦力的说法正确的是()A.受到静摩擦力作用的物体一定是静止的B.受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的C.静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力D.摩擦力可以是动力,也可以是阻力解析:静摩擦力发生在相对静止的物体之间,滑动摩擦力发生在相对运动的物体之间,这里所说的“相对静止”和“相对运动”是分别以这两个物体为参考系而言的,若以其他物体为参考系,则可能都是静止的,也可能都是运动的.而摩擦力阻碍的也是物体间的相对运动和相对运动趋势,若以其他物体为参考系,摩擦力可能是动力,也可能是阻力.答案:D3.有关滑动摩擦力的下列说法中,正确的是()A.有压力就一定有滑动摩擦力B.有滑动摩擦力就一定有压力C.滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D.滑动摩擦力的大小与物体所受重力成正比解析:本题考查滑动摩擦力的产生、大小和方向.由滑动摩擦力的产生条件可知,选项A错误,选项B正确.滑动摩擦力的方向与接触面相切,而正压力的方向垂直于接触面,所以滑动摩擦力的方向总是与两物体的接触面间的正压力垂直,故选项C正确.滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比,但压力的大小不一定等于物体的重力,故选项D错误.因此本题的答案为B、C.答案:BC4.在日常生活中,经常遇到与摩擦力有关的问题.你认为下列说法中错误的是()A.人走路时,会受到静摩擦力作用;在水平面静止不动时,不受摩擦力作用B.消防队员双手握住竖立的竹竿匀速攀上时,所受的摩擦力的方向是向下的;匀速滑下时,所受的摩擦力的方向是向上的C.将酒瓶用手竖直握住停留在空中,当再增大手的用力,酒瓶所受的摩擦力不变D.在结冰的水平路面上撒些盐,只是为了人走上去不易滑倒解析:无论沿竿是匀速攀上还是滑下,摩擦力的方向都是向上的.在结冰的水平路面上撒些盐,一是为了人走上去不易滑倒,二是使冰雪融化得快.答案: BD5.如右图所示A为长木板,上表面粗糙,在水平面上以速度v1向右匀速运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右匀速运动,下列判断正确的是()A.若是v1=v2,A、B之间无滑动摩擦力B.若是v1v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力C.若是v1D.若是v1v2,A受到了B所施加向左的滑动摩擦力解析:若v1=v2,则A、B间无相对运动,故A正确;若v1 v2,则B相对于A向左运动,故B受到向右的滑动摩擦力,A相对于B向右运动,A受到向左的滑动摩擦力,故B、D正确;如果v1答案:ABD6.如下图所示,下列关于它们的接触面间有无摩擦力的判断中错误的是()A.图(a)中木块A与木板接触,但木板A与木板没有相对运动趋势,因此木板对木块A没有静摩擦力B.图(b)中木块A与木块接触,A在重力作用下沿木板向下运动,因此木板对A有向上的滑动摩擦力C.图(c)中木块A与木板接触,A由于受重力作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对木块A有静摩擦力D.图(d)中木块A与木板接触,A沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力解析:图(b)中物块A与木板间无挤压,故没有摩擦力.答案:B7.如右图所示,甲、乙、丙三个物体,质量相同,与地面间的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F,它们受到的摩擦力的大小关系是()A.三者相同B.乙最大C.丙最大D.已知条件不够,无法比较解析:确定摩擦力的大小时,首先必须区分出是静摩擦力还是滑动摩擦力,因为这两种摩擦力的大小确定方法不一样.由题意知三个物体对地面的正压力的大小关系为FN乙FN丙FN甲,所以滑动摩擦力的大小关系为Ff乙Ff丙Ff甲.但最为关键的一点,三物体各处于怎样的运动状态未给出,所以正确选项应为D.答案:D8.如右图所示,在动摩擦因数=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20 kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10 N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g取10 N/kg)()A.10 N,向右B.10 N,向左C.20 N,向右D.2 0 N,向左解析:物体受滑动摩擦力,其大小为F=FN=mg=0.12010 N=20 N,方向与相对运动方向相反,即方向向左.答案:D9.如下图所示,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,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上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FD.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解析:若木块静止,则木块受到的静摩擦力与mg平衡,大小为mg,方向竖直向上,故A正确,B错误;木块沿墙向下运动,墙对木块的滑动摩擦力为FN=F,故C正确;当撤去F时,墙与木块间无弹力,则木块也不受摩擦力作用,故D正确.答案:ACD10.一物块m在水平力拉动下,沿静止的水平传送带由A端运动到B端,如下图甲所示,这时所受摩擦力为F1;现开动机械让传送带向左匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时所受摩擦力大小为F2,如下图乙所示.则F1,F2的大小关系满足()A.F1=F2B.F1C.F1F2D.上述三种情况都有可能解析:两种情景下,物块与传送带之间均为滑动摩擦力,只是相对速度不同而已;由滑动摩擦力的计算公式F=FN可知,滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关,故选A.答案:A11.如下图甲所示,重为G的物体在水平外力F作用下,向右以2 m/s的速度匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为.试问在下列情况下物体受到的滑动摩擦力将怎样变化?(1)当F突然增大时;(2)从撤去F到物体最终静止的过程中;(3)将物体立放起来(如图乙),仍在水平拉力F作用下,向右匀速运动的过程中.解析:物体对水平面的压力FN=G,故物体受到的滑动摩擦力为:Ff=FN=G.因为在题述的三种情况下,压力FN都不变化,可知物体受到的滑动摩擦力不变.答案:(1)G(2)G(3 )G12.质量为3.0 kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0 N时,木箱静止;当拉力F2=10.3 N时,木箱做匀速运动,求:(1)木箱与地面间的动摩擦因数;(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;(3)木箱在12.0 N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小.解析:(1)当拉力F2=10.3 N时,木箱匀速运动,木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff1,根据二力平衡条件有:Ff1=F2=10.3 N木箱放在水平地面上,则有木箱对地面压力大小等于木箱重力,即FN=mg 根据滑动摩擦力公式F=FN,则木箱与地面之间动摩擦因数为=Ff1FN由上述三个式子联立解得=Ff1FN=10.339.8=0.35.(2)当拉力F2=8.0 N时,木箱静止,木箱水平方向所受到的静摩擦力Ff2与F1是一对平衡力,则有:Ff2=F1=8.0 N.(3)当拉力F3=12.0 N时,木箱将在地面上滑动,此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.由第一问可以知道,Ff2=Ff1=10.3 N.答案:(1)0.35(2)8.0 N(3)10.3 N。
关于摩擦力的几个典型错误归类分析作者:高正球来源:《中学物理·高中》2015年第02期摩擦力问题是目前高考命题中的重要考点,几乎年年涉及,可以单独以选择题形式出现,也可以结合其它知识联合命题,摩擦力贯穿于整个力学的始终.在平时的复习教学中,学生经常会出现下列一些典型错误,现分析如下:典型错误一摩擦力的方向与物体运动方向一定在一条直线上例题分析1如图1,物体A随转盘一起转动,当匀速转动时,静摩擦力与速度方向垂直;当加速转动时,静摩擦力对A做正功使其速度增大,则静摩擦力与速度的夹角小于90°;当减速转动时,静摩擦力对A做负功使其速度减小,则静摩擦力与速度的夹角大于90°.例题分析2如图2,小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑.物体受的滑动摩擦力得始终和小车的后壁平行,方向竖直向上,而物体的运动轨迹为抛物线,相对于地面的速度方向不断改变(竖直分速度大小保持不变,水平分速度逐渐增大),所以摩擦力方向和运动方向间的夹角可能取90°和180°间的任意值.正确结论(1)摩擦力方向和物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反;(2)摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度;通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力),可能和物体运动方向相反(作为阻力),可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力),在特殊情况下,可能成任意角度.典型错误二摩擦力总是阻碍物体的运动,对物体做负功例题分析如图3,在运行的传送带上放一初速度为零的工件,则在工件A未达到与传送带速度相等前,A相对传送带向左滑动,但相对地仍为向右运动.所以工件所受滑动摩擦力的方向与工件的运动方向是一致的,此时滑动摩擦力是动力,对工件做正功.正确结论摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,但不总是阻碍物体的运动,它可能作为动力对物体做正功.典型错误三静摩擦力一定是静止的物体受到的摩擦力,滑动摩擦力一定是运动的物体受到的摩擦力例题分析1如图4,常见的传输带向高处运送物体,物体在由低处向高处运动,但物体与传输带是相对静止的,它受到传输带的静摩擦力作用.例题分析2如图5,物体B用水平细绳系住,物体A在水平拉力作用下被匀速拉出,地面光滑.则由题意可知,物体A受到B的水平向左的滑动摩擦力作用,而物体B并未运动,但受到物体A的水平向右的滑动摩擦力作用.正确结论静摩擦力中的“静”应理解成“相对静止”,运动的物体可以受到静摩擦力作用;滑动摩擦力中的“动”应理解成“相对运动”,静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用.静摩擦力一定是相对静止的物体受到的摩擦力,滑动摩擦力一定是相对运动的物体受到的摩擦力.典型错误四系统内相互作用的两物体间一对摩擦力的冲量和一定为零,一对摩擦力做功的总和也一定为零例题分析如图6,长木板B(足够长)原来静止在光滑的水平面上,另一小物体A以v0的水平速度滑向B的另一端,经过一段时间,A与B相对静止,对此过程分析可知,A受水平向左的摩擦力FA作用做减速运动,对地位移为sA,摩擦力的功为WA=-FAsA,B受水平向右的摩擦力FB作用做加速运动,对地位移为sB,摩擦力的功为WB=FBsB,这一对摩擦力做功的总和W=WA+WB=-FA(sA-sB),因为sA大于sB,所以这一对摩擦力做功的总和W不为零且为负值.正确结论(1)系统内相互作用的两物体间一对摩擦力(无论是静摩擦力还是滑动摩擦力)作用时间一定相等,所以这一对摩擦力的冲量和一定为零.(2)若系统内相互作用的两物体间的摩擦力为静摩擦力,则两物体位移大小一定相等,这一对静摩擦力做功的总和一定为零;若系统内相互作用的两物体间的摩擦力为滑动摩擦力,则两物体位移大小一定不相等,这一对滑动摩擦力做功的总和一定不为零且为负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.典型错误五进行摩擦力大小计算时,不分情况,习惯用滑动摩擦力公式进行计算.例题分析长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图7所示.设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小,则铁块受到摩擦力f的大小应分三种情况进行分析计算:①当0≤α②当α=arctanμ时处于临界状态,此时摩擦力达到最大静摩擦力,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小.③当arctanμ正确结论在进行摩擦力大小计算时,首先要分析研究对象所受摩擦力的性质,是静摩擦力、最大静摩擦力还是滑动摩擦力.当物体间存在滑动摩擦力时,其大小即可由公式F=μFN计算,也可以根据物体的受力与运动状态求解.正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除外).在进行静摩擦力大小计算时,应对物体正确进行受力分析和状态分析后,依据物体的平衡条件或牛顿第二定律等规律来求解.。
关于摩擦力问题的几点疑问作者:尹传銮罗琬华来源:《中学物理·高中》2013年第07期笔者在平时的教学、课外辅导以及听课的过程中发现:有相当一部分学生对摩擦力这一知识点还存在一些疑点与误解,现借贵刊一角对这些问题予以解答。
疑点1 摩擦力的方向与物体的运动方向相反我们知道摩擦力的方向是与相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反,学生之所以会存在这样一个误区是因为对“相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)”这一概念的理解不到位。
首先要能分清这两个概念“相对运动”与“运动”,“相对运动”相对的是与它直接接触的物体,而不是相对地面或者是相对观察者。
而学生看“运动”通常习惯以地面作为参考系,若如此,则摩擦力的方向与物体的运动方向没有什么直接的联系,摩擦力的方向有时与物体的运动方向相同、有时相反、有时可能既不相同也不相反。
例如:图1.物块AB在力F的作用下一起向右做加速运动,此时A 受到的摩擦力方向是向右,B受到的滑动摩擦力的方向是向左;物块C随电梯一起以加速度a运动,C受到的摩擦力水平向右与它的运动方向成一定夹角;再如手上竖直拿一个酒瓶子做匀速运动,酒瓶子受到的静摩擦力的方向是竖直向上与运动方向垂直。
疑问2 外力是产生静摩擦力的前提条件静摩擦力的产生条件是:两物体互相接触并在接触面上有挤压、接触面不光滑、两物体之间有相对运动的趋势。
例如,图3.力F拉物块a而没拉动,物块受到向左大小为F的静摩擦力,于是学生就把外力F作为静摩擦力产生的前提条件。
再如图4,放在传送带上的一物块随传送带一起向右加速运动,此时物块也受到向右的静摩擦力而它却并没有受到如图3的外力F 的作用。
所以,外力并不是产生静摩擦力的前提条件,而是物体有相对运动的趋势,这才是问题的关键。
疑问3 压力越大摩擦力也越大对于滑动摩擦力有f=μFN,可知滑动摩擦力与压力成正比,压力越大摩擦力越大;但对于静摩擦力而言,并不是静摩擦力与压力成正比,压力越大摩擦力越大。
力典型试题作者: 日期:摩擦力练习题一1•关于摩擦力的方向,下列说法正确的是( A .摩擦力的方向总是与运动方向相反 C .滑动摩擦力一定是阻力)B .滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反 D .摩擦力的方向一定与压力的方向垂直2.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是 ( )A. 两个运动的物体,压力大的,所受滑动摩擦力也大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3•置于水平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大小 (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4.下列说法中正确的是()A .两个相互接触的物体之间一定有弹力作用B . 一个物体静止在另一个物体的表面上 ,它们之间一定不存在摩擦力的作用C .两个物体之间如果有弹力的作用 ,就一定有摩擦力的作用D .两个物体之间如果有摩擦力的作用 ,就一定有弹力的作用5. 如图1,木块质量为 m 跟水平桌面的动摩擦因数为口,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 1/2D .因接触面变小,动摩擦因数□会变大尸F N ,下面说法正确的是()A .动摩擦因数 □与摩擦力f 成正比,f 越大,卩越大B .动摩擦因数 □与正压力F N 成反比,F N 越大,卩越小C .动摩擦因数 □与摩擦力f 成正比,与正压力F N 成反比D .动摩擦因数 卩的大小由两物体接触的情况及材料决定A.与压力成正比.等于水平拉力[来源:全 品-冲 &高*考 * 网]C.推力F 始终是卩mg6.关于由滑动摩擦力公式推出的7.在奥运会上,体操运动员在上单杠之前,总要在手上抹些镁粉;而在单杠上做回环动作时,手握单杠又不能太紧。
关于摩擦力的选择题
一、当两物体接触面粗糙,并且有相对运动趋势时,会产生什么力?
A. 弹力
B. 摩擦力
C. 重力
D. 浮力(答案:B)
二、下列哪种情况下,物体不会受到摩擦力作用?
A. 在水平路面上滑动的木块
B. 静止在斜面上的物体
C. 在光滑水平面上滑动的物体
D. 用手握住静止的瓶子(答案:C)
三、摩擦力的方向总是与什么方向相反?
A. 物体的运动方向
B. 物体的重力方向
C. 物体相对运动或相对运动趋势的方向
D. 物体的加速度方向(答案:C)
四、增大两物体间的正压力,会如何影响它们之间的滑动摩擦力?
A. 滑动摩擦力减小
B. 滑动摩擦力不变
C. 滑动摩擦力增大
D. 无法确定(答案:C)
五、在自行车刹车时,刹车皮与车轮之间的摩擦力是什么类型的摩擦力?
A. 静摩擦力
B. 滑动摩擦力
C. 滚动摩擦力
D. 无法判断(答案:B)
六、下列哪种方法可以有效地减小摩擦力?
A. 增大接触面的粗糙程度
B. 增大正压力
C. 使用润滑油
D. 增大接触面积(答案:C)
七、一个物体在水平面上做匀速直线运动,如果突然撤去外力,物体将受到什么力的作用而逐渐停下来?
A. 弹力
B. 摩擦力
C. 重力
D. 支持力(答案:B)
八、在冬季,为了增加汽车轮胎与地面之间的摩擦力,通常采取什么措施?
A. 增加轮胎的宽度
B. 减少轮胎的气压
C. 在轮胎上安装防滑链
D. 更换更硬的轮胎(答案:C)。
关于初中物理摩擦力一节中的几个疑点来源:加入时间:2010-8-9 在初中物理力学部分中摩擦力的学习是一个难点。
以初中九年级物理《摩擦力》为例。
教材明确指出:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。
在近几年的物理教学中每次上到这节课时总有学生对书中摩擦力的定义产生种种疑问。
疑问一:两个相互接触的物体只要有相对运动就会有摩擦力产生吗?其实大量的事实证明产生摩擦力的条件不限于这两条。
如放在水平地面上的桌子,静止时对它进行受力分析,它只受重力和地面对它的支持力,当人用较小的力沿水平方向推课桌,但课桌不动,这时它就要受到四个力,即:重力、支持力、推力、摩擦力。
这就说明静止的物体间也会产生摩擦力,但这必须是课桌在推力的作用下相对地面有运动的趋势。
又如用一水平作用力将一物块压在竖直粗糙的墙壁上静止不动时,这时物块受到的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力;如果将这一水平压力撤去后,虽说物块与墙壁接触,并且有相对运动,但两者之间并没有摩擦力。
这就说明要使相互接触的两个物体间产生摩擦力还需要有相互作用力,这个作用力可以理解成弹力。
因此,要解决学生在摩擦力定义上的疑问,就必须引导学生深层次地理解摩擦力的产生需要四个条件:(1)两个物体必须相互接触;(2)接触面间有弹力;(3)接触面粗糙;(4)两个物体间有相对运动或相对运动的趋势。
疑问二:摩擦力的大小为什么不定?我们在组织学生探究摩擦力的大小与什么因素有关时,刚开始拉物块时物块不动,弹簧测力计的示数在逐渐增大,增大到某一值时,物块开始运动,学生会发现物块刚要运动的一刹那弹簧测力计的示数比物块运动时的大一些。
这里必须给学生说明摩擦力可以分为静摩擦力和滑动摩擦力,我们课本中的试验是针对滑动摩擦力的。
一般情况,物块刚要运动时的摩擦力是最大静摩擦力,最大静摩擦力比滑动(匀速直线运动)摩擦力大一些。
否则,学生在影响摩擦力大小因素上会产生误解。
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。