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高中物理滑动摩擦力
一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物体
阻碍它相对滑动的力,这种力就叫滑动摩擦力。
一、摩擦力产生的条件
1.两个物体相互直接接触;
2.两个物体互相挤压;
3.接触面粗糙;
4.两个物体间有相对运动。
要产生滑动摩擦力必须同时具备这四个条件,缺少任何一个条件,都不能产生滑
动摩擦力。
例1、如图1,A、B 两物体所接触的平面的动摩擦因数为μ,B 在水平面上,A
与竖直面接触,A、B 通过定滑轮连接在一起,A 匀速下落,试分析A 与竖直面有无滑
动摩擦力。
解析:A 与竖直面接触、相对运动且接触面粗糙,但无挤压,A 不受滑动摩擦力。
例2、如图2,木板B 以
的对地速度向右滑动,物体A 此时以
的
对地速度向右滑动,A 与B 接触,且接触面粗糙,问A 和B 之间有无滑动摩擦力。
解析:满足两个物体相互直接接触、互相挤压、接触面粗糙,但
,所
以A 与B 无相对运动,即A 与B 间无滑动摩擦力。
二、物体对接触面的压力
压力即为作用在支持面上且与作用面垂直的力。其大小不一定等于物体的重力,
以后的学习过程中我们会知道压力可能大于重力,可能小于重力,还可能等于重力,
也可能与重力无关。但是不论支持面是什么样的,也不论物体受力情况如何复杂,物
体对支持面的正压力和支持面对物体的支持力,总是一对作用力和反作用力,所以许
多情况下都是通过求物体所受支持力来求得正压力的。
注意:通过如图3 所示的物体静止情况下的压力大小,就说明压力与重力无关。
三、滑动摩擦力的方向判断
滑动摩擦力与相对运动方向相反,所谓“相对运动”是指相对接触的物体,而不
是相对于别的物体(比如水平地面)。
例1、如图4 所示,质量为2 ㎏的物体,在
的水平面上向右运动,在运动过
程中还受到一个水平向左的大小为5N 的拉力F 的作用,分析物体受到的滑动摩擦力方
向。
解析:错误的思路是物体所受外力方向既为此题物体的相对运动方向,相对运动
方向向左,滑动摩擦力向右。
正确的思路是物体的相对运动方向与外力F 无关,此题中相对运动方向为物体对
地的速度方向。所以,滑动摩擦力向左,与力F 同向。
例2、如图5,A、B 两物体所接触的平面的动摩擦因数为μ,物体A 处于水平放
置的长木板B 上,现让A、B 都向右运动,且
,分析物块A 是否受到摩擦力?
方向如何?
解析:由于
,故A 相对于B 水平向左运动,因而A 所受B 的滑动摩擦力方
向水平向右。A 受滑动摩擦力,方向水平向右。
四、动摩擦因数μ
动摩擦因数,是由相互接触的两个物体的材料及粗糙程度决定的。与接触面积无
关,通常情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ<1。
例1、动摩擦因数的大小(
)
A、跟滑动摩擦力的大小成正比
B、跟正压力的大小成正比
C、跟相对运动的速度大小有关
D、跟相互接触的两物体的材料和接触面粗糙情况有关
解析:动摩擦因数与压力无关、与接触面积大小无关、与滑动摩擦力的大小无关、
与相对运动的速度大小无关,所以答案为(D)
例2、一木块沿倾角为θ的固定斜面匀速下滑;那么此时木块与斜面间的动摩擦因
数?多大?(此题涉及第一章力的合成和分解知识,学习力的力的合成和分解后就能理
解)
解析:设木块的质量为m,重力的两个分力
=mgcos 和
=mgsin ,据二力平衡
知F=
=μ
=μ
,既mgsin =μmgcos ,μ=tan 。
例3、如图所示,在水平地面上叠放着A、B 两个长方形物块,F 是作用在物块B
上沿水平方向的力,物块A 和B 以相同的速度一起作匀速直线运动。由此可知,A、B
间动摩擦因数μ1 和B 与地面间的动摩擦因数μ2 有可能是(
)
A、μ1=0,μ2=0;
B、μ1=0,μ2≠0;
C、μ1≠0,μ2=0;
D、μ1≠0,μ2≠0。
解析:物块A 和B 以相同的速度一起作匀速直线运动,隔离物块A,据二力平衡
可知A 在水平方向若受滑动摩擦力与匀速直线运动的条件矛盾,所以A 不受滑动摩擦
力,A 和B 的接触面可以光滑也可以粗糙,既动摩擦因数有两种可能μ1=0 或μ1≠0;
根据上面的分析知A 和B 间无摩擦力,隔离物块B 据二力平衡可知B 与地面间一定有
摩擦力,既μ2≠0。答案为(B、D)
例4、如图8 示,以水平力F 压物体A,这时A 沿竖直墙壁匀速下滑,若物体A
与墙面间的动摩擦因数为μ,A 物体的质量为m,那么A 物体与墙面间的滑动摩擦力
大小与重力大小的关系是()
A.F<mg
B.F>mg
C.F=mg
D.无法确定
解析:A 沿竖直墙壁匀速下滑,据二力平衡可知,mg=μF,既F=mg/μ,通常
情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ<1,说明F>mg,答案为(B)
五、应用
求力的大小
例1、水平地面上的物体,在水平拉力F 作用下向前运动,当拉力F 增大时,速
度也随之增大,物体所受的滑动摩擦力将(
)
A、增大
B、减小
C、不变
D、不能确定
解析:根据滑动摩擦力
,滑动摩擦力与拉力无关、与相对运动的速
度大小无关。答案为(C)
例2、质量为m 的均匀长方形木料放在水平桌面上,木料与水平面间的动摩擦因
数为μ,现用水平力F 拉木料,如图(9)示。当木料的
离开桌面时,桌面对它的摩
擦力等于多少?
解析:木料均匀,其重心在木料的几何中心上,重力的作用线在支承面以内,木
料与桌面之间的弹力大小仍为
。滑动摩擦力只与正压力和动摩擦因数有关,与接触
面积的大小无关,既滑动摩擦力为
。
如果对物体重心的概念不清,理解不深就会误认为,已有
探出桌面之外,则对桌
面的压力只剩下
,故摩擦力大小为μ
。其实重心是重力的作用点,重力
是
物体每一小部分所受重力的合力。
例3、如图10 所示,物体A 重40N,物体B 重20N,A 与B、B 与地面间的动摩
擦因数均为0.4。当用水平力向右拉动物体A 时,试求:
(1)B 物体所受的滑动摩擦力的大小和方向;
(2)A 物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向。
解析:(1)物体B 相对物体A 向左滑动,物体A 给物体B 的滑动摩擦力方向向
右,大小为
。
(2)物体A 相对地面向右滑动,地面给物体A 的滑动摩擦力方向向向左,大小
为
。