静摩擦力之我见
【摘 要】静摩擦力是高中物理学习时的一个难点,本文通过对静摩擦力的逐步分析,掌握正确的分析方法,找到学习方法和规律。 【关键词】静摩擦力;特点;分析方法 力学是高中物理学习的重点,而其中的静摩擦力又是学习的难点,在解题中经常出现错误的判断。通过在学习中不断总结,我认为只要真正理解静摩擦力产生的条件及其特点,掌握正确的分析方法,难点并不难。下面谈一下我的理解。 静摩擦力产生条件和特点 所谓静摩擦力是指两相互接触、而又相对静止的物体,在外力作用下如只具有相对滑动趋势,而又未发生相对滑动,则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力。 通过定义的表述,我们可以看出产生静摩擦力的充要条件是: 1、两物体接触; 2、两物体互相有压力; 3、接触面不光滑; 4、两物体间有相对运动趋势。 其中前三个条件比较容易判断。但两接触物体间有无相对运动趋势成为判断静摩擦力的依据。“相对运动趋势”必须是彼此接触的两个物体互为参照物,而不是以两个物体之外的物体为参照物。通常可用假设法:先假设接触面是光滑的,看被研究的物体相对于接触面是否运动,向何方运动,即为运动趋势方向,若运动则有静摩擦力,其方向与相对运动方向相反;不运动则无静摩擦力。 理解静摩擦力的含义还需注意它的特点: 1、静摩擦力不是一个不变的力,它随着切向外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。静摩擦力在达到最大值以前总跟物体所受沿着接触面切向方向的外力大小相等。 2、静摩擦力的方向在达到最大值以前总是与相对滑动趋势的方向相反。 3、静磨擦力的计算没有公式,只有最大静摩擦力才能用公式算出f =μN。 静摩擦力的分析方法 在学习中,我根据运动状态的不同将静摩擦力分成两大类: 1、平衡状态下静摩擦力的计算 所谓平衡状态指的是静止或匀速直线运动状态。既然是平衡状态,就要把握平衡条件:合力为零来做题。只要认真做好受力分析,把握合力为零的特点,那么这类问题就可迎刃而解了。 例1.如图一所示,三个物块叠放在一起,若B、C物块所受拉力分别为2N和5N,三个物块均保持静止状态,问fAB、fBC、fC地的摩擦力分别为多大? 分析:这道题的三个物块叠放在一起,受到拉力后都没动,说明相对地面是一个静止的。这是典型的一个平衡状态。那么通过隔离法对这三个物块分别进行受力分析: (1)对A物块:竖直方向合力为零,水平方向运动状态不变,则A物块不受摩擦力; (2)对B物块:同样竖直方向合力为零,水平向右受到拉力F1的作用,但物块依然没动,仍然保持平衡状态,说明有力将F1抵消了,这就是C对B的摩擦力,大小等于F1; (3)对C物块:竖直方向合力为零,水平向左受到拉力F2的作用,由牛顿第三定律:B对C的摩擦为2N,方向向右。这样要想保持平衡,则地面对C也要有一个摩擦力。这样就得到结果:fAB=0N,fBC=2N,fC地=3N。 2、非平衡状态下静摩擦力的计算 所谓非平衡状态,依然是相对地面来说的。在现阶段,非平衡状态主要形式是匀变速直线运动和匀速圆周运动。简单地说就是“变速”运动,无论它变化的是速度的大小还是方向。由于物体运动状态发生变化的原因是受到力的作用,那么通过牛顿第二定律或者向心力的公式,就可以把变速运动中的运动学量转化成所受合力情况,最后通过受力分析求出单个的摩擦力。 例2.一个质量为m的物块放在一可绕轴在水平面转动的圆盘上,现距圆心的距离为R,物块随圆盘做匀速圆周运动,角速度为ω,问:物块与转盘的摩擦力为多大?方向如何? 分析:在这道题中,由于物块完成的是圆周运动,运动方向在发生变化。那么就要究其运动状态变化的原因:必然有力帮助它完成圆周运动――即提供向心力。物块相对转盘是静止的,所以首先肯定的是摩擦力的种类为静摩擦力。物块所受到的静摩擦力在这里就是用来提供运动所需的向心力。 解得:f=F向=mω2R 以上是我在学习中的一点体会,其实静摩擦力的分析方法还有很多,但只要判断好运动形式和做好受力分析,把握平衡条件,无论运动形式有多复杂,但万变不离其宗。