在热学领域,物体所受的力可分为重力、弹力(包括推、拉、挤、压力、支撑力等)、摩擦力三类。 分析物体受力时摩擦力方向的判断例题,可按以下步骤进行: (1) 物体受到重力,作用在重心上,方向垂直向上; (2) 当研究对象与数个物体接触并受到拉、挤、压几种弹力作用时,方向垂直于接触面(或沿拉线方向); (3)研究对象与若干物体接触并有相对运动(或相对运动趋势),受到若干摩擦力作用,且方向和相对运动(或相对运动趋势)方向相反。
注:(1)当物体的质量很小(或题中有“轻小物体”)时,重力可以忽略不计; (2)如果接触面“光滑”,就可以认为是无摩擦的。
在高中数学的范畴中,当物体静止或匀速直线运动时,物体必须受到平衡力的作用。 两个力在垂直方向上是平衡的,在水平方向上移动时前后方向的力必须相等。
示例 1 如图 13.3-2 所示。 两个物体 A 和 B 堆叠在水平面上。 在水平力 F1 和 F2 的作用下,它们一起以共同的速度向右移动。 已知F1=5N,F2=3N,则物体B上下表面的摩擦力分别为()
A。 5N2NB。 3N0NC。 0N2ND。 5N8N
【分析】以A为研究对象,A在向右的水平力F1的作用下向右匀速运动。 根据力的平衡条件,它深受B上表面向左施加的摩擦力f1的影响,其大小为5N,由于力是相互的,所以B上表面的摩擦力B为5N,方向向右。 再将A、B作为一个整体考虑,在水平方向上受到三个力,即向右的水平力F1、向左的水平力F2、桌面对整体的摩擦力f1向左转。 如果两个力相互平衡,则有:f2=F1-F2=2N。 这个问题的答案是A。
【点评】解决力的大小问题,一般的方法是先分析物体所受的力,然后利用力的综合知识和两个力的平衡条件来解决问题。
例题2 下列关于摩擦的说法正确的是()
A、当物体相互接触发生相对运动时,必然会产生摩擦
B.摩擦总是限制物体的运动
C.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
D.摩擦力一定是限制物体相对运动的力
[分析] 物体相互接触之间会发生相对运动,但如果不相互挤压或接触面光滑,则物体之间不会产生摩擦。 一个说法是错误的。 摩擦力不一定是限制物体运动的力,也可能是一种推动力。 如果是力,它的方向就和物体的方向一样。 例如,人走路时,人的脚在地面上向后推,脚相对于地面有向后移动的趋势。 当脚受到地面向前的摩擦力时摩擦力方向的判断例题,人就会向前移动。 所以B、C的说法是错误的。 根据摩擦力的定义,两个相互接触的物体在进行或已经进行相对运动时,会在接触面上形成限制相对运动的摩擦力。 所以D的说法是正确的。 本题答案为D。
【解析】正确理解摩擦的概念,弄清摩擦三要素是解决这个问题的关键。
例3 关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.摩擦无济于事,总是伤害
B.摩擦力的方向有时与物体的运动方向相同
C.摩擦只有在两个物体相互接触时才会存在
D、车轮与地面的摩擦是有害的,轮毂与地面越光滑越好
(答案选B、C)
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