静摩擦力的分析方法
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摩擦力的分析计算公式摩擦力是物体之间相互接触时产生的一种阻碍运动的力。
在日常生活中,我们经常会遇到摩擦力的存在,比如行走时脚底与地面的摩擦力、车辆行驶时轮胎与地面的摩擦力等。
对于工程设计和物体运动的分析,摩擦力的计算是非常重要的。
本文将介绍摩擦力的分析计算公式,以及如何应用这些公式进行实际的计算。
一、静摩擦力的计算公式。
静摩擦力是指在物体开始运动之前,物体之间产生的阻力。
静摩擦力的大小与物体之间的接触面积、材料的粗糙程度以及物体之间的压力有关。
根据静摩擦力的计算公式,静摩擦力的大小可以用以下公式进行计算:F_s = μ_s N。
其中,F_s表示静摩擦力的大小,μ_s表示静摩擦系数,N表示物体之间的压力。
静摩擦系数是一个无量纲的物理量,它反映了两个物体之间的摩擦性质。
不同材料之间的静摩擦系数是不同的,通常需要通过实验来测定。
静摩擦系数的大小决定了静摩擦力的大小,当静摩擦系数越大时,静摩擦力也越大。
二、动摩擦力的计算公式。
动摩擦力是指在物体已经开始运动之后,物体之间产生的阻力。
动摩擦力的大小与静摩擦力的大小有一定的关系,通常情况下,动摩擦力的大小小于静摩擦力的大小。
动摩擦力的计算公式如下:F_k = μ_k N。
其中,F_k表示动摩擦力的大小,μ_k表示动摩擦系数,N表示物体之间的压力。
与静摩擦系数类似,动摩擦系数也是一个无量纲的物理量,它反映了两个物体之间的摩擦性质。
动摩擦系数的大小通常小于静摩擦系数的大小,这也是为什么动摩擦力的大小通常小于静摩擦力的原因。
三、摩擦力的应用。
摩擦力的计算公式可以应用于各种实际情况的分析和计算。
比如,在工程设计中,需要考虑材料之间的摩擦力大小,以确定合适的材料和结构设计;在物体运动的分析中,需要考虑摩擦力对物体运动的影响,以确定物体的运动轨迹和速度等。
另外,摩擦力的大小也与物体的重量有关,重物体通常会产生较大的摩擦力,轻物体则产生较小的摩擦力。
因此,在搬运和运输重物体时,需要考虑摩擦力的大小,以确定合适的搬运工具和方法。
物体在倾斜平面上的静摩擦和动摩擦力分析摩擦力是我们日常生活中经常遇到的一种力,它表现为物体在接触处的相对滑动或滑动的趋势。
而当物体放置在一个倾斜角度较大的平面上时,我们还会遇到静摩擦和动摩擦力的现象。
本文将就物体在倾斜平面上的静摩擦和动摩擦力进行分析。
首先,我们先来了解一下什么是静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指物体在接触面上没有相对滑动的情况下,受到的阻碍物体开始滑动的力。
对于静摩擦力,我们可以通过一个简单的实验来理解。
将一本书放置在桌面上,施加一个水平方向的推力,当施加的力没有超过一定范围时,书本将保持静止不动,这是由于静摩擦力阻止了物体的滑动。
而当施加的力超过一定范围时,书本将开始滑动,这时我们所施加的力就等于静摩擦力。
接下来,我们再来了解一下动摩擦力。
动摩擦力是指物体在接触面上存在相对滑动时受到的阻碍力。
同样,我们可以通过一个实验来理解动摩擦力。
我们可以将一个物体放在一个倾斜平面上,然后施加一个水平方向的推力,物体将会沿着平面滑动。
这时,物体受到的阻碍力就是动摩擦力。
需要注意的是,动摩擦力的大小与物体的质量、物体与平面之间的材质以及平面的倾斜角度有关。
在分析物体在倾斜平面上的静摩擦和动摩擦力时,我们可以利用牛顿第一定律,即物体在不受力的情况下保持静止或匀速直线运动。
对于静摩擦力,当物体受到的水平方向的外力小于等于静摩擦力时,物体将保持静止。
而一旦外力超过了静摩擦力的大小,物体将发生滑动,此时施加在物体上的力就等于动摩擦力。
具体来说,在倾斜平面上,静摩擦力和动摩擦力的大小与倾斜角度有关。
根据力学原理,我们知道斜面上物体受力可以分解为垂直于斜面的力和平行于斜面的力。
其中,垂直于斜面的力可以分解为物体自身的重力分量和垂直于斜面的支持力。
而平行于斜面的力可以分解为静摩擦力和物体所受的外力。
静摩擦力的大小等于斜面上物体所受的支持力。
而动摩擦力的大小与斜面上物体所受的外力有关,但始终小于等于斜面上物体的支持力。
叠放物块间的摩擦力分析
叠放物块间的摩擦力分析涉及到静摩擦力和动摩擦力。
1. 静摩擦力:
当两个物块叠放在一起时,它们之间的接触面会产生一个静摩擦力,这个力的大小取决于物块间的垂直压力以及它们的材料性质。
静摩擦力的计算公式为:F静= μ静 * N,其中F静为静摩擦力,μ静为静摩擦系数,N为物块间的垂直压力。
2. 动摩擦力:
当一个物块相对于另一个物块滑动时,叠放物块之间会产生一个动摩擦力,这个力的大小取决于物块间的垂直压力、材料性质以及滑动速度。
动摩擦力的计算公式为:F动= μ动 * N,其中F动为动摩擦力,μ动为动摩擦系数,N为物块间的垂直压力。
需要注意的是,静摩擦力和动摩擦力的计算公式中的摩擦系数μ 需要根据具体的材料性质和条件进行确定,它是一个实验测量得到的参数。
不同材料之间的摩擦系数有所差异,例如,金属和金属之间的摩擦系数通常较小,而金属和木材之间的摩擦系数通常较大。
对于叠放物块间的摩擦力分析,需要考虑静摩擦力和动摩擦力两种力的作用,并根据具体的条件和材料性质确定相应的摩擦系数。
高一物理静摩擦力大小的确定方法总结静摩擦力大小与压力无关,但其最大值与压力有关,静摩擦力可以在一定范围内调整大小使物体保持相对静止。
其大小可以用下面两种方法判断:1.物体处于平衡状态时利用力的平衡条件来判断其大小;即静摩擦力的大小等于与之平衡的外力大小。
2.物体有加速度时,若只有摩擦力,则。
例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度。
若还受其他力,则,先求合力再求摩擦力。
这种与运动状态有关的特点,与滑动摩擦力不同。
静摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的特点:静摩擦力与外力有关,在两物体接触面上的弹力一定的情况下,静摩擦力有一个最大值,叫做最大静摩擦力,两物体间实际的静摩擦力F在零与最大静摩擦力之间。
一、要善于观察,将实际与理论相结合物理学得比较好的同学,大多是勤于观察,善于观察的。
因而,他们具有很强的好奇心和求知欲。
例如,在绪言课中,我们演示了小铁球的碰撞现象,有的同学不仅单纯地观察到了一个球碰撞另一个球的现象,而且提出如果两个球碰撞两个球会出现什么现象?三个球碰撞两个球又出现什么现象?为什么会这样?勤于观察,善于提出问题必将使自己对物理产生浓厚的兴趣,推动自己去看书,去研究,去探索。
这样才能对物理真正产生兴趣。
当我们学习了摩擦力之后,就应在平时观察生活中接触物体接触面的情况物质的材料、粗糙程度等,以及赛车与平常汽车的轮子与地面间的摩擦有什么不同,使平时生活中的现象与摩擦力的相关知识结合起来。
学习了惯性后,当看到汽车启动或刹车时,车上的人向后或向前倾倒,或者汽车转弯时,车上的人向弯外倾斜,看到这一现象就应当与惯性联系起来,这样观察具有针对性和目标性,大脑中必然存储了大量的物理现象以及与之有关的物理知识。
二、要勤于思考,培养物理思维能力高中物理具有很强的规律性和逻辑性,联系实际多,灵活性强,学好物理单靠死记硬背是不行的,一定要勤于思考,增加理解,掌握其规律。
静摩擦力是一种重要的力学概念,在物体相互接触的情况下起到了至关重要的作用。
在实际的物理学问题当中,我们经常会遇到一些情况,即当物体受到外力作用时,静摩擦力的方向与物体的运动方向垂直。
这种情况下,静摩擦力所起到的作用是怎样的呢?让我们来一探究竟。
1. 静摩擦力的基本概念静摩擦力是指在物体表面相互接触时,由于表面不平整而产生的一种质点间的相互作用力。
当一个物体受到外力作用,而受到的外力没有足够强大以克服静摩擦力时,物体将保持静止状态。
静摩擦力的大小与物体表面间的粗糙程度有关,而且它的方向总是与物体的运动方向相反。
2. 静摩擦力方向与运动方向垂直的情况当静摩擦力的方向与物体的运动方向垂直时,说明外力并没有试图克服静摩擦力。
在这种情况下,静摩擦力仍然会阻止物体滑动,但它并不会对物体的运动轨迹产生直接影响。
这一情况在物理学问题中并不常见,但同样具有一定的重要性。
3. 应用举例:圆周运动中的静摩擦力圆周运动是指物体以圆周轨迹进行运动的情况。
在圆周运动中,物体受到向心力的作用,向心力的方向始终指向圆心。
而当物体并没有沿着圆周运动的轨迹移动时,即物体沿径向施加了外力,与圆周运动的方向垂直。
其结果是物体受到静摩擦力的阻碍,使得物体无法沿径向运动。
这一情况在车辆转弯或者行驶在弯曲道路上时具有重要的应用价值。
4. 对静摩擦力方向与运动方向垂直情况的分析在静摩擦力方向与运动方向垂直的情况下,物体受到的外力虽然无法克服静摩擦力,但同时静摩擦力也无法对物体的运动产生直接影响。
这意味着物体不会受到额外的位移或速度变化的影响,从而使得整个系统保持了相对的稳定性。
这对于一些需要保持精确运动轨迹的系统设计和工程应用具有一定的指导意义。
5. 静摩擦力方向与运动方向垂直的情况下的物理图像在这一情况下,我们可以将物体受到的外力分解成两个分量,一个沿着静摩擦力方向,另一个垂直于静摩擦力方向。
虽然垂直于静摩擦力方向的分量并不能改变物体的运动状态,但它可以在一定程度上影响物体周围的外力平衡。
判断静摩擦力方向的方法摩擦力是物体之间接触时产生的一种力。
在物体接触的表面上,摩擦力可以分为两种,一种是静摩擦力,另一种是动摩擦力。
静摩擦力是指物体间没有相对滑动时产生的摩擦力,而动摩擦力则是物体间有相对滑动时产生的摩擦力。
在物体接触时,静摩擦力的方向和大小是由多种因素决定的。
如何准确地判断静摩擦力的方向是物理学中的一个重要问题。
下面将介绍几种常见的判断静摩擦力方向的方法。
1. 观察物体的相对运动方向静摩擦力的方向与物体的相对运动方向有关。
当两个物体相对静止时,静摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反。
例如,当一个物体被施加一个水平向右的力,而另一个物体受到这个力的阻碍而不发生运动时,静摩擦力的方向将是向左。
2. 判断物体受力平衡静摩擦力的方向还可以通过判断物体是否受力平衡来确定。
当一个物体受到外力作用时,如果物体没有发生运动,那么静摩擦力的方向与外力的方向相反,以保持物体的平衡状态。
例如,当一个物体受到一个向右的力,而物体仍然静止不动时,静摩擦力的方向将是向左。
3. 利用牛顿第二定律根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比。
当一个物体受到外力作用时,如果物体没有发生加速度,那么静摩擦力的方向与外力的方向相反,以保持物体的静止状态。
通过观察物体是否发生加速度,可以判断静摩擦力的方向。
4. 实验法除了理论分析,实验也是判断静摩擦力方向的重要方法之一。
可以通过实验来模拟不同的力的作用情况,观察物体是否发生运动,并根据运动情况来判断静摩擦力的方向。
总结起来,判断静摩擦力方向的方法主要有观察物体的相对运动方向、判断物体受力平衡、利用牛顿第二定律和实验法。
这些方法可以帮助我们准确地判断静摩擦力的方向,进而理解物体的平衡状态和运动规律。
在物理学中,对于静摩擦力的研究非常重要。
静摩擦力不仅存在于日常生活中的各种物体接触过程中,也在工程学、机械学等领域起着重要的作用。
因此,对于静摩擦力的方向判断方法的研究和掌握,对于我们理解和应用摩擦力的特性具有重要意义。
初中物理力学部分摩擦力和滑动摩擦力的解析及计算摩擦力是我们在日常生活和物理实验中经常遇到的力之一。
了解摩擦力和滑动摩擦力的解析和计算方法,有助于我们更好地理解和应用力学知识。
本文将介绍初中物理力学部分摩擦力和滑动摩擦力的解析和计算方法。
一、摩擦力的概念摩擦力是物体相对运动或趋向运动时,由于接触面间相互阻碍而产生的一种力。
摩擦力的大小与物体间的压力和物体表面间的粗糙程度有关。
二、静摩擦力的解析和计算在物体不发生相对滑动的情况下,接触面间的静摩擦力会抵消外力,使物体保持静止。
静摩擦力的大小可以通过以下公式计算:静摩擦力 = 静摩擦系数 ×物体所受的法向压力静摩擦系数是摩擦面间的属性,不同材质和不同接触表面的物体具有不同的静摩擦系数。
根据实验数据和摩擦系数的表格,我们可以知道物体间的静摩擦系数,从而计算静摩擦力的大小。
三、滑动摩擦力的解析和计算当物体趋向或发生相对滑动时,接触面间的滑动摩擦力会产生。
滑动摩擦力的大小可以通过以下公式计算:滑动摩擦力 = 滑动摩擦系数 ×物体所受的法向压力滑动摩擦系数也是摩擦面间的属性,与静摩擦系数略有不同。
同样地,我们可以通过实验数据和摩擦系数的表格了解物体间的滑动摩擦系数,从而计算滑动摩擦力的大小。
四、摩擦力实例分析以一个简单的实例进行分析,假设一个物体A放在一个倾斜角度为θ 的斜面上,斜面表面与物体A之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数分别为μs 和μk。
根据力的平衡条件,我们可以得到以下结论:1. 当斜面倾斜角度小于一定角度时,物体A保持静止,静摩擦力的大小为:静摩擦力= μs × 物体A所受的法向压力2. 当斜面倾斜角度超过一定角度时,物体A发生滑动,滑动摩擦力的大小为:滑动摩擦力= μk × 物体A所受的法向压力在具体问题中,我们可以根据所给条件计算出物体A所受的法向压力,并结合相应的摩擦系数进行计算,从而得到所需的摩擦力大小。
摩擦力的分析与计算1.静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下:(2)状态法:先判断物体的状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向.(3)牛顿第三定律法:先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则F f=ma.若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.3.滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式F f=μF N来计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;F N为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.例4(多选)如图10所示,斜面体A静置于水平地面上,其倾角为θ=45°,上表面水平的物块B在A上恰能匀速下滑.现对B施加一个沿斜面向上的力F,使B能缓慢地向上匀速运动,某时刻在B上轻轻地放上一个质量为m的小物体C(图中未画出),A始终静止,B保持运动状态不变,关于放上C之后的情况,下列说法正确的是()图10A.B受到的摩擦力增加了22mgB.推力F增大了22mgC.推力F增大了2mgD.A受到地面的摩擦力增加了mg①恰能匀速下滑;②使B能缓慢地向上匀速运动.答案ACD解析设物块B的质量为M,根据物块B在A上恰能匀速下滑可知Mg sin θ=μMg cos θ.放上C之后,B受到的摩擦力增加了mg sin θ=22mg,选项A正确;由于B保持运动状态不变,放上C之后沿斜面向上的推力增大了mg sin θ+μmg cos θ=2mg sin θ=2mg,选项B错误,C正确;A受到地面的摩擦力增加了2mg sin θcos θ=mg,D正确.摩擦力方向的分析技巧和计算1.分析技巧(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析.(2)要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向.2.摩擦力的计算(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等.(3)“F f=μF N”中F N并不总是等于物体的重力.。
静摩擦力的有无及大小的判断方法静摩擦力是众多的物理模型中经常遇到的,对于其特点的理解及其求解方法,学生往往感到困惑,现结合本人的教学实际归纳总结,帮助大家对静摩擦力有个比较透彻的认识。
一、静摩擦力是接触力静摩擦力是在相互接触的物体间具有相对运动趋势时才产生的,它具有阻碍物体的相对运动趋势,所以静摩擦力的产生条件为(1)物体间直接接触(2)接触面粗糙(3)物体间有相对运动趋势。
当然并不是任何相互接触有保持相对静止的两个物体间一定存在静摩擦力,例如水平传送带匀速运送零部件时,零部件与传送带间并没有摩擦力的作用。
二、静摩擦力有无的判断假设法假设法,就是假设接触的两物体间无摩擦力,分析物体的运动是否与现在一致,若一致说明假设是正确的,两物体间确实无摩擦力,若不一致说明假设是错误的,两物体间有摩擦力。
例1如图1所示,物体A静止于斜面上,试分析斜面有没有对A施加摩擦力的作用,若有方向向哪?解析:假设物体A不受静摩擦力的作用,A将沿斜面下滑,这与A现在的静止的运动状态矛盾,故假设是错误的A应该有沿斜面下滑的趋势,应该受到沿斜面向上的静摩擦力。
例2如图2所示的皮带传动装置,O1为主动轮,O2为从动轮。
传送带正沿顺时针方向运动传送物体A,试分析:(1)皮带上的P点,O1轮上的P′点所受的静摩擦力的方向。
(2)皮带上的Q点,O2轮上的Q′点所受静摩擦力的方向(皮带与轮间不打滑)解析:假设主动轮O1与皮带间没有摩擦力则皮带不动,只是主动轮O1沿顺时针转动,故假设错误,皮带上的P点受到主动轮O1的给它的静摩擦力为动力,应该竖直向上,有牛顿第三定律知P′点受到皮带给的静摩擦力竖直向下,为阻力。
假设从动轮O2与皮带间无摩擦力则从动轮不转动,故假设错误,Q′点受到竖直向下的静摩擦力为动力,Q点受到竖直向上的静摩擦力为阻力。
三,静摩擦力大小的判断(一)根据物体的受力平衡条件,列受力平方程例3A、B、C三块质量分别为M、m和m0的物体做如图3所示的连接,绳子不可伸长,且绳子滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计,A、B静止于水平桌面上,则可判定A、物体A与桌面间有摩擦力,大小为m0gB、物体A和B之间有摩擦力,大小为m0gC、桌面对A,B对A都有摩擦力,两者方向相同,合力为m0gD、桌面对A,B对A都有摩擦力,两者方向相反,合力为m0g解析:A和B均处于静止,隔离B由于水平方向合外力为零,故A对B没有水平方向的摩擦力的作用,对A、B整体受到水平向右的绳的拉力大小为m0g,有其静止的运动状态可知,A、B整体一定受到水平向左的静摩擦力大小也为m0g故选A(二)根据牛顿第二定律求解例4质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平面上,动摩擦因数μ=0.2,木楔的倾角θ=30o,斜面上有一个m=1.0kg的物体由静止沿斜面下滑,如图4所示,当滑行距离s=1.4m时,其速度v=1.4m/s,在这一过程中木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(g=10m/s)解析:由匀变速运动公式v2=2as可得,物体在斜面上匀加速下滑的加速度a=v2/2s=1.42/2×1.4m=0.7m/s2将M、m作为一个整体,水平方向上具有加速度ax=a,方向水平向左,故地面对M、m整体有水平向左的静摩擦力大小为F=max=acosθ=1×0.7N=0.7N(三)根据牛顿第三定律求解例5如图5所示,在力F的作用下,A、B两个物体均静止,试分析A所受的静摩擦力。
实验中的摩擦力测量与分析技巧摩擦力是物体之间接触面相对滑动方向所产生的阻力。
在物理学和工程学中,准确测量和分析摩擦力是非常重要的。
本文将介绍一些实验中常用的摩擦力测量与分析技巧。
一、静摩擦力的测量与分析静摩擦力是指当物体相对滑动时,物体之间产生的阻力。
为了测量静摩擦力,我们可以利用斜面法、水平拉力法和杠杆平衡法等方法。
1. 斜面法斜面法是一种简单且常用的测量静摩擦力的方法。
实验装置包括一个斜面和一个待测物体。
首先,将待测物体放在斜面上,逐渐增加斜面的角度直至物体开始滑动。
记录下此时的斜面角度,即可通过正切函数计算出静摩擦系数。
2. 水平拉力法水平拉力法适用于测量小物体的静摩擦力。
将待测物体连接到一个水平的绳子上,并逐渐增加绳子的拉力直至物体开始滑动。
记录下此时的拉力大小,即可计算出静摩擦系数。
3. 杠杆平衡法杠杆平衡法通过调整杠杆的长度和质量,使得待测物体和质量保持平衡状态。
通过测量所施加的力的大小和杠杆的长度,可以计算出静摩擦系数。
二、动摩擦力的测量与分析动摩擦力是指物体在相对滑动时产生的阻力。
常用的动摩擦力测量方法包括运动分析法、动态摩擦力传感器和滑块法等。
1. 运动分析法运动分析法通过观察物体在匀速运动时所施加的力的大小来测量动摩擦力。
首先,将物体放在一个斜面上,逐渐增加斜面的角度直至物体匀速运动。
通过观察所施加的力的大小和斜面角度,可以计算出动摩擦系数。
2. 动态摩擦力传感器动态摩擦力传感器是一种常用的测量动摩擦力的装置。
它可以实时测量物体在滑动过程中所受到的摩擦力大小,并将数据输出到计算机或其他仪器上进行分析。
3. 滑块法滑块法适用于对滑动摩擦进行测量。
将待测物体放置在一条光滑的水平面上,然后在物体上放置一个滑块,并逐渐增加滑块的质量直至物体开始滑动。
通过测量所施加的力的大小和滑块的质量,可以计算出动摩擦系数。
结论通过合适的实验装置和技巧,我们可以准确测量和分析摩擦力。
静摩擦力的测量可以利用斜面法、水平拉力法和杠杆平衡法等方法,而动摩擦力的测量则可以通过运动分析法、动态摩擦力传感器和滑块法等技术手段来实现。
求静摩擦力的方法一、理解静摩擦力的概念。
1.1静摩擦力是啥呢?简单来说,当两个相互接触的物体有相对运动趋势,但还没真正动起来的时候,在接触面上产生的一种阻碍相对运动趋势的力,这就是静摩擦力。
就好比你想推动一个很重的箱子,你用力了,箱子没动,这时候就有静摩擦力在“捣乱”,不让箱子轻易被推动呢。
1.2静摩擦力可是个很“低调”的力。
它不像动摩擦力那么明目张胆,动摩擦力是物体已经动起来才产生的,而静摩擦力是在物体将动未动的“临界”状态下存在的。
它就像一个默默守护的小卫士,在物体还没开始运动的时候就坚守岗位。
二、静摩擦力的大小求解方法。
2.1平衡法。
2.1.1这是最常用的一种方法。
当物体处于静止状态时,它受到的力是平衡的。
比如说,一个物体放在斜面上静止不动,我们要找它受到的静摩擦力大小。
这个物体受到重力、斜面的支持力和静摩擦力。
重力可以分解为沿斜面向下的力和垂直斜面向下的力。
因为物体静止,沿斜面方向上的力也是平衡的。
如果知道了重力沿斜面向下的分力大小,那么静摩擦力的大小就等于这个分力的大小,方向相反。
这就像两个人在拔河,势均力敌,谁也拉不动谁,这个静摩擦力就和重力沿斜面向下的分力在“拔河”呢。
2.2假设法。
2.2.1有时候我们可以用假设法来求静摩擦力。
假如我们不确定静摩擦力的方向,就可以先假设一个方向。
就像在一个迷宫里,你先选一条路走走看。
比如说,一个物体在水平面上,受到一个水平方向的拉力,但是不知道静摩擦力方向。
我们假设静摩擦力向左,然后根据牛顿第二定律列出方程。
如果算出来静摩擦力是正值,那说明我们假设的方向是对的;如果是负值,那说明实际方向与我们假设的相反。
这就有点像“摸着石头过河”,先试试看,不行再调整。
2.3根据最大静摩擦力估算。
2.3.1最大静摩擦力是静摩擦力的一个上限。
一般来说,最大静摩擦力比动摩擦力略大一点。
如果我们知道了最大静摩擦力的大小,在物体没有达到最大静摩擦力之前,静摩擦力的大小就等于外力的大小。
静摩擦力知识应用浅析作者:彭映铭来源:《中学生数理化·教研版》2008年第06期摩擦力不仅是物体进行受力分析的重点,又是力学计算的难点和关键,特别是静摩擦力方向判定、大小计算以及做功问题,常常是学生在应用时最容易出现错误的地方.为此,我在教学中精心设置问题,故布疑阵,通过逻辑辨证分析,让学生明辩错误是非,收到了比较好的效果.一、静摩擦力方向判定相对运动趋势不如相对运动直观,它具有很强的隐蔽性,所以静摩擦力的方向判定较困难,为此我常用下面三种方法进行判断.1.隔离法:先将接触的两个物体隔离开,看相对静止的物体间能否发生相对运动.若能,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相反;若不能,则没有静摩擦力.例1判断人赤脚爬树时所受静摩擦力的方向.分析:我们知道,爬树时脚与树是相对静止的,是尽量不能发生相对滑动的,人能爬上树就是靠静摩擦力的作用.当人的脚用力向下蹬时,将脚与树隔离开,我们发现脚与树发生了相对运动,脚向下运动,所以静摩擦力的方向就确定为向上.相似的例子还有用手握住物体、人走路、跑步,等等.2.根据物体的运动状态,用牛顿第二定律进行判断.此法是先判断物体的运动状态,再利用牛顿第二定律确定合力,然后受力分析确定静摩擦力的方向.例2如图1,一物体静止在斜面上,分析物体所受静摩擦力的方向.分析:首先判断物体的运动状态是静止,根据牛顿第二定律,知道物体所受合力为零.作出受力分析图后,得知在垂直斜面方向上,N与f2合力为零;在平行斜面方向上合力也应该为零,那么在f1的反方向上就应该有一个力,最后得出此力就是静摩擦力f,方向平行斜面向上.3.利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断.此法关键是抓住“力是成对出现的”.例3如图2,物体B叠放在物体A上,水平地面光滑,外力F作用于物体A上,使它们一起运动,运动过程中B始终相对A保持静止,试分析两物体受到的静摩擦力的方向.分析:据“隔离法”可以判断出B受到A对它的静摩擦力方向向右,由作用力与反作用力的“成对出现”关系,就可知道A受到B对它的静摩擦力方向向左.二、静摩擦力大小计算两个物体之间静摩擦力的取值范围0<f≤fm,fm为两个物体间的最大静摩擦力.静摩擦力与正压力无关,静摩擦力的大小不能由公式f=uN直接计算,而应根据物体的实际运动情况,利用平衡条件或牛顿定律进行计算.两物体之间的最大静摩擦力与正压力成正比.例4一同学分别用5N、10N、15N的水平力推水平粗糙地面上的桌子,结果都没有推动桌子.分析:根据桌子处于静止状态,在水平方向利用二力平衡条件,可以得到静摩擦力的大小分别就是5N、10N、15N.至于在斜面上如何求解,可以参看例5.三、静摩擦力做功特点1.静摩擦力可以对物体做正功例5如图3,码头工人常用皮带机将货物运到高处,皮带由电动机牵引,能匀速顺时针转动,货物一放上皮带,即可与之一起运动,保持相对静止.求皮带对货物在运往h高处时做的功.分析:货物受力如图3所示.因货物向右上方做匀速直线运动,故静摩擦力大小f=G·sinθ,f的位移s与物体运动方向一致,则有:Wf=f·s·cos0°=G·sinθ·(h/sinθ)·cos0°=G·h,Wf>0,f做正功.2.静摩擦力可以对物体做负功例6如图4,若皮带反转,可将高h处货物匀速送到地面,求该过程静摩擦力做的功.分析:货物因匀速运动,故静摩擦力大小为:f=G·sinθ,方向沿斜面向上,f的位移s方向沿斜面向下,则Wf=f·s·cos180°=-Gsinθ·h/sinθ=-G·h.∵Wf=-G·h<0,∴f做负功.3.静摩擦力可以对物体不做功例略.通过以上结果还应看到:(1)在做功的过程中,只有机械能的相互转化,而没有机械能转化为其他形式的能.(2)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的和总是等于零.因为物体间的静摩擦力大小相等,方向相反.又有相等的对地位移,做功时,一正一负,其和为零;不做功时,其和还是为零.因此,只有牢牢把握住静摩擦力的实质,精心设计教学层次,积极引导学生用联系的观点进行辨证思维,才能逐步有效提高学生的应用能力.。
静摩擦力的分析方法1. 条件法根据静摩擦力产生的条件来判断。
这是分析静摩擦力最直接、最基本的方法。
例1. 如图1,在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放有两上质量为m1和m2的小木块,m1>m2。
已知三角形木块和两个小木块都是静止的,试分析粗糙水平面对三角形木块的摩擦力。
分析三角形木块和两个小木块都静止,则可将三者看成一个整体,如图2。
整体在竖直方向受到重力和水平面的支持力作用,合力为零;在水平方向没有受到其它力的作用,没有相对于水平面运动的趋势,因此粗糙水平面对三角形木块没有静摩擦力。
2. 假设法假设不存在静摩擦力,分析物体将会发生怎样的相对运动,从而确定静摩擦力的作用效果。
例2. 如图3,杆AB静止地靠在直角墙上,墙的竖直部分光滑,水平部分粗糙,试分析杆受到的静摩擦力。
分析假设杆没有受到静摩擦力,那么杆的B端将会向右滑动,说明杆的B端受到水平向左的静摩擦力作用,阻碍杆相对地面向右运动的趋势。
3. 平衡法根据物体处于平衡状态的条件来分析。
(1)利用共点力平衡条件:F=0合例3. 如图4,质量为m的物块放在倾角为α的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数为,物块在一沿斜面向上的外力F作用下处于静止状态,求物块和斜面间的摩擦力f。
分析如图5,物块受到重力G、斜面的支持力N和外力F的作用。
若物块与斜面间有摩擦力,则为静摩擦力。
要确定物块相对于斜面的运动趋势,应先确定外力F与重力沿斜面的分力mgsinα的大小关系。
由于F大小未知,利用共点力平衡条件讨论如下:①若F=mgsinα,物块与斜面间没有相对运动趋势,所以物块和斜面间没有摩擦力。
②若F>mgsinα,物块相对于斜面有向上的运动趋势,斜面对物块的静摩擦力方向沿斜面向下,并且有F=mgsinα+f,即f=F-mgsinα③若F<mgsinα,物块相对于斜面有向下的运动趋势,斜面对物块的静摩擦力方向沿斜面向上,并且有F+f=mgsinα,即f=mgsinα-F。
物理学中的滑动摩擦力与静摩擦力分析摩擦力是我们生活中经常遇到的一种现象。
无论是我们行走时踩在地面上的摩擦力,还是我们用手提起物体时感受到的摩擦力,都是物体之间接触时产生的力的一种表现形式。
而在物理学中,我们通常将摩擦力分为滑动摩擦力和静摩擦力两种类型。
本文将对这两种摩擦力进行分析。
首先,我们来了解一下滑动摩擦力。
滑动摩擦力指的是当两个物体相对滑动时产生的阻力。
在滑动摩擦力的作用下,两个物体之间的摩擦力与两个物体之间的压力成正比。
也就是说,当施加在两个物体之间的压力增大时,摩擦力也会增大,而当施加在两个物体之间的压力减小时,摩擦力也会减小。
滑动摩擦力的大小与物体之间的摩擦系数有关。
摩擦系数表示两个物体之间摩擦力的大小。
具体来说,摩擦系数是一个比例常数,它与两个物体之间的材料特性有关。
一般来说,不同材料之间的摩擦系数会有所差异,例如金属材料之间的摩擦系数通常较小,而橡胶材料之间的摩擦系数则较大。
接下来是静摩擦力。
静摩擦力指的是当两个物体相对静止时产生的阻力。
与滑动摩擦力不同的是,静摩擦力的大小与施加在两个物体之间的外力的大小有关。
具体来说,当两个物体之间的外力小于静摩擦力的最大值时,物体之间不会发生相对滑动,静摩擦力会保持物体静止。
只有当外力超过了静摩擦力的最大值时,物体之间才会发生相对滑动。
静摩擦力的大小也与摩擦系数有关。
但与滑动摩擦力不同的是,静摩擦力的最大值通常会大于滑动摩擦力。
这是因为当物体相对静止时,两个物体之间的微观结构会发生改变,表面不规则部分之间会发生更多的接触,从而增加了静摩擦力。
需要注意的是,无论是滑动摩擦力还是静摩擦力,它们的方向始终与物体相对运动的方向相反。
这意味着摩擦力始终是一种阻力,会减缓物体运动的速度。
在实际应用中,摩擦力通常会带来一些不便和损耗。
因此,我们常常会采取一些措施来减小摩擦力。
例如在机械装置中加入润滑剂,或者在地面上铺设光滑的材料,都可以有效减小摩擦力,提高运动的效率。
静摩擦力的分析方法
1. 条件法
根据静摩擦力产生的条件来判断。
这是分析静摩擦力最直接、最基本的方法。
例1. 如图1,在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别
放有两上质量为m
1和m
2
的小木块,m
1
>m
2。
已知三角形木块和两个小木块都是静
止的,试分析粗糙水平面对三角形木块的摩擦力。
分析三角形木块和两个小木块都静止,则可将三者看成一个整体,如图2。
整体在竖直方向受到重力和水平面的支持力作用,合力为零;在水平方向没有受到其它力的作用,没有相对于水平面运动的趋势,因此粗糙水平面对三角形木块没有静摩擦力。
2. 假设法
假设不存在静摩擦力,分析物体将会发生怎样的相对运动,从而确定静摩擦力的作用效果。
例2. 如图3,杆AB静止地靠在直角墙上,墙的竖直部分光滑,水平部分粗糙,试分析杆受到的静摩擦力。
分析假设杆没有受到静摩擦力,那么杆的B端将会向右滑动,说明杆的B端受到水平向左的静摩擦力作用,阻碍杆相对地面向右运动的趋势。
3. 平衡法
根据物体处于平衡状态的条件来分析。
(1)利用共点力平衡条件:F
=0
合
例3. 如图4,质量为m的物块放在倾角为α的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数为,物块在一沿斜面向上的外力F作用下处于静止状态,求物块和斜面间的摩擦力f。
分析如图5,物块受到重力G、斜面的支持力N和外力F的作用。
若物块与斜面间有摩擦力,则为静摩擦力。
要确定物块相对于斜面的运动趋势,应先确定外力F与重力沿斜面的分力mgsinα的大小关系。
由于F大小未知,利用共点力平衡条件讨论如下:
①若F=mgsinα,物块与斜面间没有相对运动趋势,所以物块和斜面间没有摩擦力。
②若F>mgsinα,物块相对于斜面有向上的运动趋势,斜面对物块的静摩擦力方向沿斜面向下,并且有F=mgsinα+f,即
f=F-mgsinα
③若F<mgsinα,物块相对于斜面有向下的运动趋势,斜面对物块的静摩擦力方向沿斜面向上,并且有F+f=mgsinα,即
f=mgsinα-F。
(2)利用力矩平衡条件:M
=0
合
例4. 如图6,不可伸长的轻绳将一个均匀的、重为G的球悬于竖直墙上的A点,球静止,绳系在球上的C点。
试分析球与竖直墙面间的静摩擦力方向。
分析分析球的受力如图7。
以球心为支点,合力矩为零。
其中,重力G和支持力N均过球心,力矩为零,所以,静摩擦力的力矩与绳子拉力的力矩大小相等、方向相反,因此B处的静摩擦力方向一定竖直向上,产生逆时针方向力矩,与绳的拉力T产生的顺时针力矩平衡。
4. 利用牛顿第二定律分析
例5. 如图8,A、B两物体叠放在固定的光滑斜面上共同下滑,求B受到的静摩擦力。
分析先以A、B整体为研究对象,因为斜面光滑,所以A、B共同下滑的加速度a=gsinθ。
再以物体B为研究对象,它的加速度也为a。
如图9,将a沿水平方向和竖直方
向分解为a
x 、a
y。
分析B的受力,由牛顿第二定律可知,重力与支持力的合力产
生了竖直方向的加速度a
y ,而水平方向的加速度a
x
应由水平向左的静摩擦力产
生,所以
方向向左。
5. 利用牛顿第三定律分析
例6. 如图10,在力F的作用下,质量均为m的A、B两物体均静止,试分析A 受到的静摩擦力。
分析直接隔离A很难分析其受力情况。
可先隔离B,如图11,可知A对B的静
=mg,方向竖直向上。
摩擦力和B的重力是一对平衡力,即A对B的静摩擦力f
AB
=mg,方向竖直向下,由于A处于平根据牛顿第三定律得,B对A的静摩擦力f
BA
衡状态,由平衡条件可知,A还受到墙对它的静摩擦力F=2mg,方向竖直向上。
小结静摩擦力的分析方法多且活,要根据具体问题的特点选择适当的方法。
以上方法的运用往往不是独立的,要注意联系和有机结合。