磨擦磨擦在这光滑的地上磨擦你发觉了吗?洗脑神曲中的歌词从数学学角度剖析上去却是漏洞百出为何如此说呢?赶快从包学习APP的小课堂找出答案吧!
判定磨擦力的存在及方向
01
判定磨擦力是否存在
(1)由磨擦力形成的条件进行判别
以下3个条件都满足,则形成磨擦力:
①接触面粗糙
②相互接触且挤压
③有相对运动(或相对运动趋势)
(2)假定法
先假定不受磨擦力,看物体的运动情况是否符合描述,符合描述则不受磨擦力,反之则受磨擦力.
如右图,铁块静止在斜面上,先假定没有磨擦力,铁块在重力G和支持力F支的合力(不为零)作用下不能保持静止,会沿斜面向上运动增大摩擦力的方法有什么,所以假定不创立,则铁块遭到静磨擦力,方向沿斜面向下(如绿色虚箭头所示).
02
判定磨擦力的方向
(1)概念判别法
磨擦力的方向与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,所以可以先判定相对运动(或相对运动趋势)的方向,进而确定磨擦力的方向.具体步骤:
①判断是否发生了相对运动,没有就是静磨擦,有就是动磨擦.
②若是静磨擦,确定研究对象后,判定它“想而不能”的运动方向,这个方向的反方向就是静磨擦力的方向.
③若是动磨擦,确定研究对象后,判定它相对于另一个和它接触的物体的运动方向,这个方向的反方向就是动磨擦力的方向.
(2)二力平衡法
依照二力平衡的条件进行判断,步骤:
①确定研究对象;
②依据运动状态判定其是否处于平衡状态(静止或匀速直线运动);
③画出受力剖析图,判定磨擦力方向.
如右图,物块竖直方向受重力和磨擦力,二力平衡,则磨擦力方向与重力方向相反,竖直向下.
【示范例题】
例题1.(单选题)用手紧握一个饮料瓶,饮料瓶开口向下静止在手中,以下各类说法中正确的是()
A.饮料瓶静止在手中,是因为遭到的磨擦力与重力平衡
B.饮料瓶可能不受磨擦力的作用
C.饮料瓶是否遭到磨擦力,要看手握饮料瓶的力有多大
D.饮料瓶一定不受磨擦力的作用
【答案】A
【解析】可以用假定法,在竖直方向,饮料瓶遭到重力,假如没有磨擦力,则饮料瓶会在重力作用下向上运动,不会保持静止,所以假定不创立,饮料瓶遭到静磨擦力.
例题2.(单选题)单车使劲蹬而前进时,前轮遭到磨擦力的方向是()
A.向后
B.往前
C.没有磨擦力
D.有时往前有时向后
【答案】B
【解析】运用概念判别法:
(1)前轮和地面没有发生相对运动,属于静磨擦.
(2)前轮相对于地面“想向后而不能”,磨擦力的方向与“后”相反,所以磨擦力往前.
02
判定磨擦力的大小
难点
三种磨擦力大小的判定
(1)首先按照运动情况判定是滑动磨擦、滚动磨擦,还是静磨擦.
(2)①如果为滑动磨擦,依照压力大小、接触面的粗糙程度来判定磨擦力的大小,压力越大,接触面越粗糙,磨擦力越大(只要压力和接触面的粗糙程度不变,无论物体相对运动速率怎样变化,滑动磨擦力的大小都不变);
②如果为相怜悯况下的滚动磨擦,其磨擦力大小比滑动磨擦力要小;
③如果为静磨擦,则依照二力平衡,通过受力剖析,求静磨擦力的大小(静磨擦力的大小跟与之反向的力的大小相同).
【示范例题】
例题1.(多选题)如右图,物体所受的推力F随时间的变化关系如图甲所示,物体的运动情况如图乙所示,以下说法正确的是()
A.前6s内物体所受的磨擦力的大小不变
B.前2s内物体所受的磨擦力等于4N
C.第2~4s内物体所受的磨擦力等于12N
D.第2~4s内物体所受的磨擦力等于8N
【答案】BD
【解析】(1)首先剖析物体的运动情况:前2s内物体静止,遭到静磨擦力;2~6s内物体运动,遭到滑动磨擦力,且其大小不变.
(2)①前2s内的受力剖析如下,二力平衡增大摩擦力的方法有什么,则f1=F1=4N.
②第2~4s内的受力剖析如下,按照力与运动的关系可知f2<F2=12N.
③第4~6s内的受力剖析如下,由二力平衡得f3=F3=8N.且f2=f3=8N.
例题2.(多选题)用手紧握一个饮料瓶,饮料瓶开口向下静止在手中,以下各类说法中正确的是()
A.饮料瓶静止在手中,遭到一对平衡力的作用
B.手握饮料瓶的力减小时,杯子遭到的静磨擦力也减小
C.手握饮料瓶的力减小时,杯子所受的静磨擦力不变
D.若饮料瓶原先为空瓶,向瓶内注水的过程中,饮料瓶仍静止,则它遭到的磨擦力减小
【答案】CD
【解析】(1)饮料瓶静止,遭到静磨擦力;
(2)其受力剖析如右图,磨擦力和重力为一对平衡力,左右压力为一对平衡力.只有当重力的大小改变时,磨擦力的大小就会改变.