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磨擦力是小学数学的一个重要概念,也是一个难点。希望你们认真学习,努力克服困难,注意一些关键点,记住一些特例,坚持就是胜利。
一、摩擦力
1.定义
两个互相接触的物体,当它们发生,或具有时,在接触面上形成的妨碍或
的力。
2.分类
(1)。(2)。(3)滚动磨擦力。
3.条件
(1)物体间接触且。(2)接触面。(3)物体间有相对运动趋势或相对运动。
4.想一想
(1)物体的“相对运动方向”与“运动方向”的涵义相同吗?
(2)一个物体在另一个物体表面滑动时,一定会形成滑动磨擦力吗?
1.相对运动相对运动的趋势相对运动相对运动趋势
2.静磨擦力滑动磨擦力
3.挤压粗糙
4.(1)不同。“相对运动”是以接触的物体为参考系,一般的“运动”是以地面为参考系。两个方向可能相同,可能相反,甚至存在一定的方向偏角。
(2)不一定。滑动磨擦力的形成条件是两物体互相挤压、接触面粗糙且物体间存在相对运动,三个条件缺一不可。
二、静磨擦力与滑动磨擦力
磨擦力
静磨擦力
滑动磨擦力
定义
两个只有相对运动趋势,没有相对运动的物体间的磨擦力
两个具有相对运动的物体间的磨擦力
大小
范围:0<F≤Fm,Fm为最大静磨擦力。由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定
F=μFN,FN为压力,μ为动磨擦质数
方向
与接触面相切,而且跟物体的相对运动趋势方向相反
与接触面相切,而且跟物体的相对运动方向相反
作用
总是制约物体间的相对运动趋势
总是制约物体间的相对运动
疗效
想一想
(1)如图所示,车辆上的袋子仍然相对车静止,则车辆在加速和减速时,袋子所受磨擦力方向是哪些方向?所受磨擦力是否仍然制约袋子运动?
(2)磨擦力一定是制约物体的运动的吗?
(1)车辆加速时,袋子所受磨擦力方向往前,该力使袋子往前运动;车辆减速时,袋子所受磨擦力向后,该力制约袋子往前运动。
(2)磨擦力可能妨碍物体的运动,也可能促使物体的运动。诸如,匀速行驶的车辆,驱动轮遭到的地面的磨擦力提供了车前进的动力,从动轮遭到的地面的磨擦力却是制约面包车前进的阻力。
下边一些典型事例,希望能帮助你们理解磨擦力的各个层面、各个角度。
【典例1】关于互相接触的两个物体之间的弹力和磨擦力,下述说法中正确的是()
A.有弹力必有磨擦力
B.有磨擦力必有弹力
C.弹力减小则磨擦力一定减小
D.弹力是动力,磨擦力是阻力
【解析】根据弹力和磨擦力的形成条件知,有磨擦力一定有弹力,有弹力不一定有磨擦力,A错,B对;静磨擦力大小与弹力(压力)大小无关,C错;弹力或磨擦力都既可能是动力,也可能是阻力,D错。
【典例2】以下关于滑动磨擦力的说法中,正确的是()
A.滑动磨擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B.滑动磨擦力总是制约物体的运动
C.滑动磨擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D.两个互相接触的物体发生相对滑动时,它们都要遭到滑动磨擦力的作用
【解析】滑动磨擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,但与物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促使物体的运动,也可能妨碍物体的运动,A、B错误,C正确。滑动磨擦力的形成必须具备三个条件,两个互相接触的物体发生相对滑动时,接触面间互相挤压和粗糙的条件不一定具备,此时物体间不一定有磨擦力,D错误。
【典例3】下列现象中,什么物体遭到了滑动磨擦力的作用()
A.朋友们在操场的跑道上慢跑锻练身体时的脚
B.朋友们在饮水机上接水时手拿着的杯子
C.渐渐行驶在校园内的车辆的轮毂
D.朋友们考试过程中写字时的铅笔笔尖
【解析】A、B、C选项中,两个物体的接触面没有发生相对运动最大静摩擦力定义,物体所受的磨擦力属于静磨擦力;D选项中,铅笔笔尖在写字过程中相对纸面滑动,遭到的磨擦力为滑动磨擦力。D对
【典例5】如右图所示,一辆车辆在平直道路上,车上有一木架,试判定下述情况中,木架所受磨擦力的方向。
(1)车辆由静止加速运动时(木架和车面无相对滑动);
木架随车辆一起由静止加速运动时,假定两者的接触面是光滑的,则车辆加速时,木架因为惯性要保持原有静止状态。因而它将相对于车辆向后滑动,而实际木架没有滑动,说明木架有相对车辆向后滑动的趋势,所以,木架遭到往前的静磨擦力。
(2)车辆制动时(两者无相对滑动);
车辆制动时,速率降低,假定木架与车辆的接触面是光滑的,则木架将相对车辆往前滑动,而实际木架没有滑动,说明木架有相对车辆往前滑动的趋势,所以木架遭到向后的静磨擦力。
(3)车辆匀速运动时(两者无相对滑动);
木架随车辆一起匀速运动时,两者无相对滑动,假定木架受水平往右的磨擦力,跟木架接触的物体只有车辆,车辆最多能对它施加两个力(支持力F1和磨擦力F2),由二力平衡条件知:F1与G抵消,但没有力与F2抵消,不能做匀速直线运动,这与题意矛盾最大静摩擦力定义,所以假定错误,即木架不受磨擦力。
(4)车辆制动,木架在车上往前滑动时;
车辆制动,木架相对于车辆往前滑动,易知木架遭到向后的滑动磨擦力。
(5)车辆在匀速过程中忽然加速,木架在车上滑动时。
车辆在匀速过程中忽然加速,木架相对于车辆向后滑动,易知木架遭到往前的滑动磨擦力。
【典例6】某物体的重力为200N,放置在水平地面上,它与地面间的动磨擦质数是0.38,它与地面间的最大静磨擦力是80N。
(1)用50N的水平方向的力推物体,地面对物体的磨擦力是N。
(2)起码要用多大的水平力,能够把物体推进。
(3)物体运动上去之后,若使其保持匀速直线运动,应在水平方向加N的推力。
(4)物体在运动过程中,若把水平推力减小到80N,地面对物体的磨擦力为N。
(5)随后,若把推力降低到50N,直至静止前,地面对物体的磨擦力为N。
(6)若撤掉外力,直至静止前,地面对物体的磨擦力为N。
【总结】
求解磨擦力大小的方式
(1)明晰所求磨擦力是静磨擦力还是滑动磨擦力。
(2)静磨擦力通常按照二力平衡来求。求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态,若物体处于减速或加速运动状态,则二力平衡不创立。
(3)滑动磨擦力通常按照公式法估算,估算时注意滑动磨擦力的大小与物体的速率大小、物体是否匀速运动无关,只取决于动磨擦质数和正压力的大小。
【答案】(1)50(2)80N(3)76(4)76(5)76(6)76
【解析】(1)由于50N大于最大静磨擦力80N,物体静止,故磨擦力为50N。
(2)起码用80N的力,能够将物体促使。由于只有推力小于最大静磨擦力,物体才可以从静止开始运动。
(3)物体运动上去之后,受滑动磨擦力作用,按照F=μFN,FN=200N,得F=0.38×200N=76N,故应加76N。
(4)滑动磨擦力大小F=μFN,推力是水平的,减小推力,并不能改变活动磨擦力。
(5)推力增大后,物体减速运动,但物体仍受滑动磨擦力作用,故F=μFN=0.38×200N=76N。
(6)撤掉外力后,物体仍往前运动,还是受滑动磨擦力作用,F=μFN=0.38×200N=76N。