“四步法”判断摩擦力方向
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中考中“摩擦力的分类解析判断摩擦力方向6种方法摩擦力是物体之间由于接触而产生的力,它是物体相对运动或相对静止的前提下产生的一种反作用力。
根据物体之间摩擦力的性质和产生的原因不同,可以将摩擦力分为多种类型,包括静摩擦力、动摩擦力、滚动摩擦力、空气阻力、液体阻力和粘滞阻力等。
1.静摩擦力:当两个物体之间有相对运动倾向,但实际上还没有发生相对运动时,物体之间的摩擦力就是静摩擦力。
静摩擦力的大小与物体之间的接触面积以及物体间的压力有关,可以通过斯特里布克定律来计算。
通常情况下,静摩擦力的大小小于或等于物体之间的垂直压力。
2.动摩擦力:当两个物体之间发生相对滑动时,物体之间的摩擦力就是动摩擦力。
动摩擦力的大小正比于物体之间的接触面积和物体间的压力,同时与两个物体之间的表面状态和润滑程度有关。
根据哥默定律,动摩擦力的大小等于两个物体间的法向压强与动摩擦系数的乘积。
3.滚动摩擦力:当物体在另一个物体上发生滚动时,物体之间的摩擦力是滚动摩擦力。
滚动摩擦力的大小与两个物体之间的接触面积、两个物体间的压力以及滚动时物体表面的光滑程度有关。
通常情况下,滚动摩擦力要小于静摩擦力和动摩擦力。
4.空气阻力:当物体在空气中快速运动或下落时,空气对物体的运动产生反作用力,称为空气阻力。
空气阻力的大小与物体的形状、速度以及空气密度有关。
在相同的速度下,空气阻力对大面积物体产生的作用力较大,而对小面积物体的作用力较小。
5.液体阻力:当物体在液体中运动时,液体对物体的运动产生阻碍力,称为液体阻力。
液体阻力的大小与物体速度、液体密度、流体粘性以及物体形状等因素有关。
在相同速度下,液体阻力对大面积物体的作用力较大,而对小面积物体的作用力较小。
6.粘滞阻力:当物体在粘性流体中运动时,粘性流体对物体产生的阻碍力称为粘滞阻力。
粘滞阻力的大小与物体的速度、粘性流体的粘性系数以及物体形状有关。
相对于液体阻力,粘滞阻力通常对物体并不产生突出的影响,但在微观尺度下的运动中可能会显现出明显的影响。
摩擦力的分类与判断方法:(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,此时摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
影响滑动摩擦力大小的因素:压力的大小和接触面的粗糙程度。
在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;在压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(2)滚动摩擦:一个物体对在它表面上滚动的物体产生的摩擦,滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
(3)静摩擦:一个物体相对于另一个物体来说,有相对运动趋势,但没有相对运动时产生的摩擦,它随外力的变化而变化,当静摩擦力增大到最大静摩擦时,物体就会运动起来。
不同性质摩擦力的大小计算刚才我们提到过,摩擦力的分类非常重要,这是与前面探究的重力与弹力不同的地方;摩擦力的性质直接影响到其大小的计算。
我们下面来和大家逐一说明。
♦滑动摩擦力的大小计算必须要用公式f=μN来计算(1)在对物体进行受力分析的时候,必须先分析弹力,再来分析滑动摩擦力的大小。
一般受力分析是采取坐标系分解的方法。
(2)有滑动摩擦力的大小才能用公式f=μN,其中的N表示正压力,不一定等于物体重力mg;♦静摩擦力的大小计算(1)必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦力的计算公式(f=μN)来计算。
从实际的测量数据来看,其最大值略大于滑动摩擦力。
在一般的计算中,往往会告知条件:最大静摩擦力等于滑动摩擦力(fmax=μN)。
(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定(“被动性质的力”),其可能的取值范围是:0<f≤fm。
以上是很多高中物理教辅书上的东西,相信大家看得厌倦了。
在此王尚为大家做个总结:滑动摩擦力只能通过f=μN 计算,静摩擦根据受力分析图来求。
摩擦力产生的条件:两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。
这四个条件缺一不可,两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件而非充要条件。
(没有弹力就不可能有摩擦力,但有弹力不一定就一定有摩擦力。
摩擦力的方向判断和大小的计算方法
摩擦力是物体之间接触时产生的力,它是物体之间的相互作用,是物体运动的重要因素。
摩擦力的方向和大小是物体运动的重要参数,因此,如何判断摩擦力的方向和大小是一个重要的问题。
首先,要判断摩擦力的方向,需要考虑摩擦力的原理。
摩擦力是物体之间接触时产生的力,它的方向是由物体之间的接触面决定的,摩擦力的方向是由接触面的法向量决定的,即摩擦力的方向与接触面的法向量方向相反。
其次,要计算摩擦力的大小,需要考虑摩擦力的原理。
摩擦力的大小取决于接触面的粗糙程度、接触面的摩擦系数以及接触面之间的压力。
一般来说,摩擦力的大小可以用公式表示:F=μN,其中F为摩擦力的大小,μ为摩擦系数,N为接触面之间的压力。
最后,要正确判断摩擦力的方向和大小,还需要考虑摩擦力的其他因素,如温度、湿度等。
因此,在判断摩擦力的方向和大小时,需要考虑摩擦力的原理,以及摩擦力的其他因素,以便正确判断摩擦力的方向和大小。
如何在动态相对滑动和相对静止中判断摩擦力的
方向
在动态相对滑动和相对静止中,摩擦力的方向可以通过考虑两个物体之间的相对运动状态来判断。
1. 动态相对滑动:
•当两个物体之间的相对运动是动态滑动时,摩擦力的方向与相对运动的方向相反。
这意味着摩擦力的方向会阻止滑动或减缓其速度。
•例如,如果一个物体沿着水平表面向右滑动,摩擦力将指向左边,试图阻止或减缓其滑动。
2. 相对静止:
•当两个物体之间的相对运动是相对静止时,摩擦力的方向可以有两种情况:
•如果外力尚未达到足够大小以克服静摩擦力,摩擦力的方向与预期的运动方向相反,试图阻止物体之间的运动。
•一旦外力达到了克服静摩擦力的大小,摩擦力的方向将与外力方向相反,试图阻止物体之间的相对运动。
综上所述,在动态相对滑动中,摩擦力方向与相对运动方向相反;在相对静止中,摩擦力方向取决于外力是否已经克服了静摩擦力。
1/ 1。
初中物理摩擦力方向判断口诀摩擦力,这个词听起来是不是有点儿严肃?但是它其实在我们的生活中无处不在,就像那位总是默默无闻却又不可或缺的朋友。
今天,咱们就来聊聊这个摩擦力的方向,怎么判断它,让你在考试时也能轻松应对。
想象一下,你在一个滑滑的地面上推一个箱子,箱子在你前面乖乖地滑动,这时候,你有没有发现?你用力往前推,而箱子却像个调皮的小孩,恨不得往后溜。
这个时候,摩擦力就来了,嘿,它就是那种“我偏不听话”的小家伙。
摩擦力的方向总是和你施加的力相反。
你推的方向是前面,摩擦力就硬是往后,像是在跟你捉迷藏一样,真是让人哭笑不得。
如何记住这个小秘密呢?这就要用到一个口诀了:“推得往前,摩擦往后。
”这句简单的口诀就像一把钥匙,轻松打开摩擦力的奥秘。
当你在推东西的时候,想想这个口诀,就能清楚地知道摩擦力的方向了。
是不是感觉简单多了?有点像吃糖果,嘴里一甜,心里就乐了。
再比如,你在玩滑滑梯,准备好好享受一番。
刚滑下去,哇,风儿在耳边呼啸,刺激得不行。
但是,你有没有发现,滑滑梯的底部总会有一些阻力,让你停下来?这就是摩擦力在“提醒”你:嘿,小心点,别摔倒!这里的摩擦力方向也和你滑行的方向相反,就像老妈在旁边叮嘱,生怕你受伤。
每次想起来,心里都是暖暖的。
说到摩擦力,不能不提它的好朋友——重力。
重力就像是那位强壮的健身教练,把物体拉得紧紧的。
但是摩擦力呢,恰恰是那个会让你不至于跌倒的“安全绳”。
当你在斜坡上走的时候,重力把你往下拉,摩擦力则像个不屈的战士,努力让你不摔跤。
它总是往上抵抗,给你支持。
如果我们再往细处说,摩擦力还有静摩擦和动摩擦之分,简直就像情侣之间的互动。
静摩擦就是那个温柔的伴侣,总是在你还没开始行动时给你支持,而动摩擦则是开始动作后,给你点儿劲儿的帮忙。
它们之间的关系就像是“我能,我愿,我一起”,默默为你提供帮助。
说到这里,可能有些同学会问,那摩擦力的大小和方向有什么关系呢?这个问题问得好,摩擦力的大小可不是随便来的。
摩擦力与运动方向的关系摩擦力是指物体表面之间由于接触而产生的阻碍物体相对运动的力。
摩擦力的大小与运动方向密切相关,不同的运动方向会产生不同的摩擦力。
1. 水平运动方向下的摩擦力当物体以水平方向运动时,摩擦力的大小与物体之间的粗糙程度以及受力物体的质量有关。
摩擦力的表达式可以用F = μN来表示,其中F为摩擦力的大小,μ为摩擦系数,N为物体所受支持的力。
在水平方向上,当物体与地面之间存在摩擦力时,它会阻碍物体的运动,使其减速或者保持匀速运动。
2. 垂直运动方向下的摩擦力当物体在垂直方向上受到外力作用下运动时,摩擦力也会产生。
这种情况下的摩擦力可以分为两种情况来讨论。
2.1 垂直向上运动方向下的摩擦力当物体以垂直向上的方向运动时,受到的重力会制约物体的运动。
摩擦力的大小与物体受到的作用力以及物体所处的表面性质有关。
如果物体间的粗糙程度较大,则摩擦力可以有效地抵消重力,使物体保持在某一高度上。
2.2 垂直向下运动方向下的摩擦力当物体以垂直向下的方向运动时,摩擦力会与重力方向相同,加大物体的运动速度。
同时,在垂直向下运动的情况下,重力通常比摩擦力大很多,导致物体加速下降,直到达到均衡状态或者与表面碰撞。
3. 斜面运动方向下的摩擦力当物体沿着斜面运动时,摩擦力的大小与斜面的倾斜角度、物体受力的垂直分力以及摩擦系数有关。
一般情况下,当物体沿着斜面向下运动时,摩擦力的方向与物体所受重力方向相反,减小物体的下滑速度。
而当物体沿着斜面向上运动时,摩擦力的方向与物体受力的垂直分力方向相同,增加物体的上升速度。
4. 结论摩擦力与运动方向之间存在紧密的关系。
在水平方向上,摩擦力会阻碍物体的运动,使其减速或者保持匀速运动。
而在垂直方向上,摩擦力则与物体受到的作用力和表面性质有关,可以抵消重力或者加大物体的运动速度。
在斜面运动中,摩擦力的方向与物体受力的垂直分力方向有关,对物体的运动产生影响。
综上所述,摩擦力与运动方向之间的关系可以通过摩擦力的大小和方向来体现,不同的运动方向会产生不同的摩擦力,影响物体的运动速度和方向。
北京四中摩擦力大小和方向的确定1•摩擦力的方向,应沿着接触面的切线方向,并且与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,应当强调,物体所受摩擦力方向与物体的运动无必然联系,它可以与物体运动方向相反,也可以与物体运动方向相同,摩擦力所阻碍的不是物体的运动,而是物体间的相对运动或相对运动趋势。
要充分理解相对运动的含义,所谓相对运动趋势的方向就是假定物体间没有摩擦力时物体相对运动的方向。
2•确定摩擦力的大小,首先必须分清摩擦力的种类,即是滑动摩擦力还是静摩擦力。
静摩擦力产生在有相对运动趋势时,但又相对静止的物体之间,其大小没有定值和现成的计算公式,必须分析它们的运动状态和其它条件,然后根据物体的平衡或牛顿运动定律通过计算来确定。
滑动摩擦力大小跟正压力成正比,其公式为f= 口N它与接触面面积的大小无关;与物体的运动状态无关;与沿物体接触面切线方向上的外力大小无关。
放置在水平面上的物体,在不断增加的水平外力F作用下,其摩擦力f与水平外力F的关系可用图像来表达(如图所示)。
认真分析理解此图像,对静摩擦力和滑动摩擦力的认识将会更加透彻。
在分析具体的力学问题时,应特别注意摩擦力产生的条件以确定摩擦力的有无,接触面光滑显然无摩擦力;接触面粗糙,但物体间既无相对运动又无相对运动的趋势,物体间也不存在摩擦力,如放在匀速运动的水平传送带上的物体,当速度与传送带相等时,它与传送带间就无摩擦力;接触面粗糙,物体间也有相对运动,但相互间无挤压,摩擦力还是不存在,如一块砖紧靠在竖直的墙,放手让砖沿墙壁下滑,砖是不可能受到摩擦力的。
典型例题:例1、已知m与竖直墙的接触面粗糙。
F垂直于墙面。
求:①m静止时,m受到的摩擦力。
②m沿墙向下运动时,受到的摩擦力。
分析:①m 受到与F 方向相反的弹力 N ,这是墙施加的弹力与外力 F 平衡,保证了 m 处于静止平衡态。
又由于物体受重力,故它有向下运动的趋势,所以结合接触面粗 糙这一条件,可知物体 m 必受静摩擦力f ,大小:f=G ,其受力情况如图:②当m 沿墙向下运动时, m 与墙之间有相对运动; 由于m 沿墙运动,故在垂直于墙的方向上必受弹力 N ,以使此方向上物体受力平衡;加之接触面粗糙,故m 必 受滑动摩擦力f ,其方向与相对运动方向相反;即 f 竖直向上。
判断摩擦力的方向方法
嘿,朋友们!今天咱就来唠唠怎么判断摩擦力的方向。
咱先打个比方哈,摩擦力就像是个有点倔强的小伙伴,你得搞清楚它到底想往哪儿使力。
想象一下,你在冰面上走,那滑溜溜的,摩擦力小得很,你是不是就容易摔跤呀?这就好比摩擦力没拉住你。
但要是在粗糙的地面上走,摩擦力就大了,能让你稳稳当当的。
那怎么判断这个“倔强小伙伴”的方向呢?比如说,你推动一个箱子往前跑,那摩擦力肯定是跟你对着干呀,它就往后拽,阻碍你推箱子,所以摩擦力方向就是向后的。
这就好像你想往东走,摩擦力非拉着你往西似的。
再举个例子,一辆汽车在路上急刹车,轮胎和地面之间的摩擦力是为了让车赶紧停下来,那它的方向不就是和车前进的方向相反嘛!你说是不是这个理儿?
有时候啊,这个摩擦力还会玩点小花招。
比如你把一个物体按在墙上,它不掉下来,这时候摩擦力是竖直向上的,它得撑住物体呀,不然不就掉下去啦。
咱生活中很多地方都有摩擦力的影子呢。
你走路靠的就是鞋底和地面的摩擦力,要是没了它,你就得像在冰面上一样,走一步滑三步啦!还有啊,我们能握住东西,也是因为摩擦力呢。
所以说呀,判断摩擦力的方向可重要啦,这关系到我们能不能理解好多生活中的现象呢。
你想想看,要是连摩擦力的方向都搞不清楚,那遇到一些问题不就抓瞎啦?咱可不能稀里糊涂的呀!它就像个隐藏在生活中的小秘密,等你去发现它,搞懂它。
总之,摩擦力的方向虽然有点让人捉摸不透,但只要咱多观察、多思考,结合实际情况去分析,就一定能搞明白它到底想往哪儿使劲儿。
大家可别小瞧了这个小小的摩擦力哦,它在我们生活中可是有着大大的作用呢!。
高一物理必修一摩擦力的知识点基本要求:1.知道静摩擦力的产生条件,会判断静摩擦力的方向。
2.通过实验探究静摩擦力的大小,掌握静摩擦力的最大值及变化范围。
3.知道滑动摩擦力的产生条件,会判断滑动摩擦力的方向。
4.会运用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小。
5.知道动摩擦因数无单位,了解动摩擦因数与哪些因素有关。
6.能用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向。
1.摩擦力方向的判断(1)滑动摩擦力方向的判断方法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方向相反。
不难看出,判断滑动摩擦力方向的关键是判断“相对运动的方向”。
要做到这一点不是很难,因为物体的运动是比较直观的,但千万不要认为“相对运动的方向”是物体相对于地面的运动方向,这是初学者容易犯的一个错误。
所谓的“相对运动的方向”是指“受力物体”相对于“施力物体”的运动方向。
例如,你在运动的汽车上推动箱子时,箱子受到的滑动摩擦力的方向与箱子相对于汽车的运动方向相反。
(2)静摩擦力方向的判断方法静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
当然这里的关键也是判断“相对运动趋势的方向”,而相对运动趋势的方向又难以判断,这就使静摩擦力方向的判定成为一个难点。
同学们可以采用下列方法判断静摩擦力的方向。
①用假设法判断静摩擦力的方向,我们可以假设接触面是光滑的,判断物体将向哪滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向。
②根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向。
2.摩擦力大小的确定(1)滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小遵循关系式F=μFN,式中的FN是两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),性质上属于弹力,它不是物体的重力,许多情况下需结合物体的平衡条件加以确定。
式中的μ为动摩擦因数,它的数值跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关,与两物体间的正压力及是否发生相对滑动无关,μ没有单位。
滑动摩擦力的大小与物体间接触面积的大小无关,与物体的运动性质无关,与相对运动的速度大小无关,只要出现相对滑动,滑动摩擦力恒为F=μFN。
13. 摩擦力的方向如何确定?13、摩擦力的方向如何确定?在我们的日常生活和物理学的研究中,摩擦力是一个经常遇到且十分重要的概念。
而要深入理解摩擦力,首先得搞清楚它的方向是如何确定的。
摩擦力,简单来说,就是当两个物体相互接触并相对运动(或者有相对运动的趋势)时产生的阻碍相对运动的力。
那它的方向究竟是怎样的呢?当一个物体在粗糙的表面上滑动时,滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反。
比如说,我们把一个木块放在粗糙的水平桌面上,用力向右拉动木块,使它向右滑动,此时木块受到的滑动摩擦力方向就是向左的。
因为这个摩擦力的作用是阻碍木块向右的运动。
再来看静摩擦力。
当两个物体相互接触,但没有发生相对滑动,只是有相对滑动的趋势时,它们之间产生的摩擦力就是静摩擦力。
静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反。
想象一下,一辆停在斜坡上的汽车,如果没有手刹,车有向下滑的趋势,此时地面给车轮胎的静摩擦力方向就是沿斜坡向上的,正是这个向上的静摩擦力阻止了车向下滑动。
为了更准确地确定摩擦力的方向,我们可以通过物体的运动状态和受力情况来分析。
比如一个放在传送带上的物体,当传送带加速运动时,如果物体相对传送带静止,那么物体受到的静摩擦力方向就与传送带的加速度方向相同。
因为这个静摩擦力要使物体跟着传送带一起加速。
还有一种情况,当一个物体同时受到多个力的作用,并且存在摩擦力时,我们可以先对其他力进行合成或分解,再根据物体的运动状态来判断摩擦力的方向。
举个例子,一个人用水平力推放在粗糙地面上的箱子,箱子没有推动。
此时箱子受到重力、支持力、推力和静摩擦力。
重力和支持力相互平衡,水平方向上推力没有使箱子移动,说明静摩擦力的大小与推力相等,方向与推力相反。
在实际问题中,确定摩擦力方向时要注意一些细节。
比如,要明确物体之间的接触表面是粗糙的,否则就不会产生摩擦力。
还要考虑物体的运动状态是匀速、加速还是减速,这都会影响摩擦力的大小和方向。
滑动摩擦力方向的判断方法
滑动摩擦力的方向可以通过多种方法进行判断。
首先,我们可
以根据物体之间的相对运动方向来确定滑动摩擦力的方向。
如果一
个物体在另一个物体表面上向右滑动,那么滑动摩擦力的方向将与
运动方向相反,即向左。
反之,如果物体向左滑动,滑动摩擦力的
方向将会指向右侧。
其次,我们可以根据牛顿第二定律来判断滑动摩擦力的方向。
根据牛顿第二定律,物体受到的合外力会导致加速度的产生,而滑
动摩擦力是一种阻碍物体运动的力。
因此,当物体受到外力推动时,滑动摩擦力的方向将与外力方向相反,以阻碍物体的运动。
此外,我们还可以通过实验来确定滑动摩擦力的方向。
通过在
不同表面上施加外力并观察物体的运动情况,我们可以确定滑动摩
擦力的方向。
例如,可以在水平桌面上放置一个物体,然后施加一
个水平方向的外力,观察物体的运动情况以及所受到的滑动摩擦力
的方向。
总之,滑动摩擦力的方向可以通过物体的相对运动方向、牛顿
第二定律以及实验来进行判断。
这些方法可以帮助我们全面理解滑动摩擦力的性质和方向。
摩擦力方向判断技巧最准确的方法摩擦力是一种常见的力,在我们日常生活中无处不在,例如行走时的摩擦力能够提供我们的牵引力;开车时,轮胎与路面之间的摩擦力能够为我们提供牵引力和制动力;滑雪时的摩擦力能够帮助我们控制速度和方向等等。
因此,了解摩擦力的方向判断技巧对于我们理解力学和实际问题解决具有重要意义。
首先,我们需要明确摩擦力是一种相对于两个接触物体之间产生的力。
根据牛顿第三定律,在两个互相接触的物体之间,力的大小相等,方向相反。
根据这个原理,我们可以得出以下结论:1.相对静止时,摩擦力的方向与两个物体相对运动的方向相反。
当我们阻止一个物体相对另一个物体运动时,摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
例如,当我们推一个箱子时,箱子受到的摩擦力的方向与我们推动箱子的方向相反。
2.相对运动时,摩擦力的方向与两个物体相对运动的方向相同。
当两个物体相对运动时,摩擦力的方向与相对运动的方向相同。
例如,当我们用力拖着一个沉重的物体移动时,摩擦力的方向会与我们移动的方向相同,这样可以为我们提供的牵引力。
综上所述,我们可以总结出摩擦力方向判断技巧的最准确方法是根据物体的相对运动方向判断。
在相对静止的情况下,摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反;而在相对运动的情况下,摩擦力的方向与物体相对运动的方向相同。
除了以上的基本判断技巧外,我们还可以从以下几个方面来帮助我们更准确地判断摩擦力的方向:1.观察物体表面的特征:在实际情况中,物体表面的特征可以给我们提供一些线索来判断摩擦力的方向。
例如,一个平滑的表面通常会减小摩擦力的大小,一个粗糙的表面则会增加摩擦力的大小。
因此,我们可以通过观察物体表面的特征来预测摩擦力的大小和方向。
2.考虑斜面的倾角:当一个物体放置在一个倾斜的平面上时,摩擦力的方向也会受到倾斜角度的影响。
根据倾角的不同,我们可以判断摩擦力的方向是沿着倾斜的方向(与物体相对运动方向相同)还是反方向(与物体相对运动方向相反)。
滑动摩擦力的方向判断滑动摩擦力是阻碍物体间相对运动的力,它的方向与物体间的相对运动方向相反。
例4:传输装置如图所示,1O 为主动轮,2O 为从动轮,当主动轮顺时针匀速转动时,物体被轻轻地放在A 端皮带上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C 后滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直到传送到B 端,在传送过程中,若皮带与轮不打滑,则物体受到摩擦力和图中皮带上P 、Q两处(在1O 、2O 连线上)所受摩擦力情况,有下列几种情况,其中正确的是① 在AC 段物体受水平向左的滑动摩擦力,P 处受向上的滑动摩擦力② 在AC 段物体受水平向右的滑动摩擦力,P 处受向下的静摩擦力③ 在CB 段物体不受静摩擦力,Q 处受向下的静摩擦力④ 在CB 段物体受水平向右的静摩擦力,P 、Q 两处始终受向下的静摩擦力A 、①②B 、①④C 、②③D 、③④解析:当物体被轻轻放在皮带A 端时,其初速度为零,物体相对皮带向左运动,物体受到水平向右的滑动摩擦力,使物体相对地面向右加速;当物体与皮带等速时,两者无相对运动趋势,两者之间无摩擦力作用,物体在重力和皮带支持力作用下作匀速直线运动。
假设主动轮1O 与皮带间无摩擦力作用,则当1O 顺时针转动时,1O 与皮带间将会打滑,此时P 点相对于1O 轮向上运动,因此P 点受向下的静摩擦力作用,同理,当皮带顺时针转动时,Q 点相对轮有向上运动趋势,因此Q 点受向下的静摩擦力作用。
答案:C方法总结:滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
步骤:①选研究对象(即受摩擦力作用的物体);②选跟研究对象接触的物体为参考系;③找出研究对象相对参考系的速度方向;④滑动摩擦力方向与相对运动方向相反。
相关拓展:在1.0=μ的水平面上向右运动的物体质量为kg 20,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10N 的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(2/10s m g =)。
A 、10N ,向右B 、10N ,向左C 、20N ,向右D 、20N ,向左解析:在地面滑动的物体,受到滑动摩擦力的方向与物体相对地面的运动方向相反,即所受滑动摩擦力方向向左;滑动摩擦力大小为N F F μ=N 10201.0⨯⨯==20N 。
“四步法”判断摩擦力方向
一、摩擦力方向的说明
对摩擦力方向,众多教材中作如下说明:
1、滑动摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反。
2、静摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
二、对“相对”二字的理解
这里的“相对”显然是“依靠一定条件而存在,随着一定条件而变化的(跟‘绝对’相对)”之意,那么“一定的条件”是什么呢?
联想研究物体的运动时的处理方式:我们总是事先选定另一物体作为参照物。
即事先选择另一物体假定不动,再考查被研究物体的运动情况。
由此不难看出“一定的条件”是指选谁为参照物,那么应该选谁为参照物呢?一切事实证明,应该选摩擦力的施力物体为参照物。
三、“四步法”的内容
根据以上分析,我们可以归纳判定摩擦力方向的“四步法”如下:
1、找出摩擦力的施力物体。
2、选择此施力物体为参照物。
3、判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。
4、用“相反”确定摩擦力的方向。
四、实例解析
1、摩擦力方向与物体的运动方向相反,阻碍物体的运动。
例1、某人用水平推力F拉着木箱在水平地面上前进,问木箱所受摩擦力方向。
若木箱未被拉动呢?
解析:木箱所受摩擦力的施力物体为地面,以地面为参照物,受力物体木箱向前运动,可判定所受滑动摩擦力方向向后,阻碍物体的运动。
若木箱未被拉动,参照物仍为地面,木箱在拉力作用下有向前运动的趋势,可判定木箱所受静摩擦力方向亦向后,阻碍木箱的运动。
2、摩擦力方向与物体运动方向相同,是动力。
例2,如图一,传送带顺时针运行,在其上放一初速度为零的工件A,问在A未达到与传送带速度相等前,工件A所受摩擦力的方向?
解析:工件A所受摩擦力的施力物体为传送带,选传送带为参照物,
在A未达到与传送带速度相等前,相
对传送带在向左运动,所以工件A所
受滑动摩擦力方向向右,该力使工件A加速运动。
例3、分析人走路时,后脚所受摩擦力的方向,假设脚不打滑。
解析:摩擦力的施力物体为地面,选地面为参照物,当后脚用力向后蹬地时,脚掌有向后滑的趋势(若地面光滑,则脚将后滑),可知脚掌所受静摩擦力向前,此即为人前进的动力。
例4、分析人骑自行车前进时,自行车前后轮所受地面的摩擦力方向,假设车轮不打滑。
解析:因为是分析地面对前后轮的摩擦力方向,地面是施力物体,所以选地面为参照物,分析前后轮的相对运动情况。
自行车后轮是主动轮,对车轮上与地面接触的A点来说,如图二,有向后运动的趋势,故A点所受静摩擦力方向应向前,此摩擦力为动力,牵引自行车前进。
图二图三
自行车前轮被车的架体推着前进,对前轮上与地面接触的B点来说,如图三,有向前运动的趋势,故B点所受静摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力之一。
也许以上分析的难点在A、B点相对运动趋势的方向的判断,我们可以分别假想前后两轮不受地面摩擦力,如某一车轮处于离地的悬空状态:若后轮离地,后轮仍将转动(动力来自人蹬踏脚板,链条传动),A点瞬时速度向后,即着地时为向后的运动趋势;若前轮离地,前轮将不再转动而仍要随车前进
(后轮推动架体前进),B点速度向前,即着地时为向前运动趋势。
若人推车前进而非骑车前进,同理可分析得到前后两轮所受摩擦力均向后为阻力的
结论。
3、摩擦力的方向与物体运动方向不相同,也不相反。
例5、如图四,质量为m的工件置于水平放置的钢板C上,二者间的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽A、B的控制,工件只能沿水平导槽运动,现在使钢板以速度v1向右运动,同时用力F拉动工件(F方向与导槽平行),使其以速度v2沿导槽匀速运动,则F 的大小为:()
A、等于μmg
B、大于μmg
C、小于μmg
D、不能确定
解析:容易求得滑动摩擦力的大小为μmg,此题考查的重点是滑动摩擦力的方向。
工件所受摩擦力的施力物体是钢板C,选钢板C为参照物,工件既在向V1的反方向运动,又在向V2的方向运动,所以工件的相对运动方向如图五(俯视图)中V的方向,即工件所受滑动摩擦力μmg的方向为V的反方向。
θ
图四图五
图六
分析工件在导槽方向的受力,如图六(俯视图),易知F=μmgCosθ。
答案选C。
例6,如图七,工件A静止在绕中心O匀速转动的水平转盘上,问工件A所受摩擦力的方向。
若转盘加速转动,假设A仍相对转盘静止,摩擦力方向又如何?
解析:工件A所受摩擦力施力物体是转盘,选转盘为参照物。
转盘匀速转动时,工件A在切向与转盘一起匀速运动无相对运动趋势,而在法向却有远离中心O的运动趋势,所以受到指向中心O的静摩擦力。
转盘加速转动时,工件A不仅在法向仍有远离中心O的运动趋势,而且在切向由于惯性,有保持原来较小速度运动而具有的,与线速度V方向相反的运动趋势,所以工件所
受静摩擦力应指向如图八(俯视图)所示方向,既阻碍法向的运动趋势又阻碍切向的运动趋势。
图七
图八
其实该静摩擦力在法向的分量提供工件圆周运动所需的向心力,而切向的分量提供工件A切向的加速度,因此根据工件的运动状态亦可分析出其静摩擦力的方向。
五、小结
“四步法”作为从正面理解摩擦力方向的基础方法,在判断静摩擦力方向时,有时不如用假设法或根据物体的运动状态应用牛顿定律判断来得快捷,如实例中的例6。
但用“四步法”分析物体所受摩擦力的方向,有利于学生对摩擦力方向本质的深入细致理解;有利于学生对相对运动及运动的合成
分解的理解;有利于学生对惯性及牛顿定律的理解。