浅谈摩擦力业内资料

1、浅谈摩擦力云南 腾冲县第五中 物理组 刘定凯 679100摘要：通过实例对物体受到的摩擦力进行分析，以期使学生能更准确的分析摩擦力，以期使学生对摩擦力的分析有更深刻的理解。关键词：滑动摩擦力、静摩擦力、运动方向对于高中生而言物理是一门比较难的学科，而从什么地方开始晕了呢，一起说起的时候很多同学就会说，从摩擦力开始，本文就一些关于此问题进行一些初浅的认识。摩擦力分为两种。一、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时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。大小方向与相对运动的方向相反。二、静摩擦力：物体受外力（除静摩擦力之外）但没有发生相对滑动，有相对运动趋

2、势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的产生的力叫静摩擦力。方向：跟接触面相切，并跟物体相对运动趋势的方向相反。大小在零至最大静摩擦力之间。同学最难理解的是相对运动和相对运动趋势。关于理解“相对”两个字，我们通常所取的参照物是地面，而对于“相对”而言我们只能取与之接触的物体为参照物，来分析物体的受力情形。如以下几个例子：例1：物体放在匀速运动的皮带上，所受的摩擦力：（不等于零） 分析：当v物v皮带时，物体相对于皮带向前运动，所以摩擦力方向向左，与运动方向相反，阻碍物体的相对运动；当v物=v皮带时，物体相对于皮带静止，摩擦力为零；当v物v皮带时，物体相对于皮带向后运动，所以摩擦力方向向右，与运动方向

3、同向。 解题过程中学生最怕的是静摩擦力、滑动摩擦力的相互转换，方向改变。以下几个例题中我们去看一看：例2，一物体放在水平的木版上，当木板与地面的夹角逐渐增大时摩擦力如何变化。（设静摩擦力的最大值等于滑动摩擦力）分析：物体静止时，此物体的运动情形未知，分析时应结合运动状态来进行分析，而由经验可知一开始物体是静止的，最终物体是运动的，分析的关键在静与动转化时。解：当物体静止时，根据受力平衡得：f=gsin （sin为增函数）fn=gcos （cos为减函数）我们看到当逐渐增大时，f逐渐增大而fn逐渐减少但f静max=fn也逐渐减小当f=f静max时物体匀速下滑或者保持静止状态此后摩擦力由静摩擦力变

4、为滑动摩擦力即f=fn=g 所以当tan=时，物体处于临界状态所以摩擦力先逐渐增大后逐渐减小，由静摩擦力变为滑动摩擦力，支持力逐渐减小。 例3：一质量为m的a木块放在一质量为m的b木板上，木板受到力f的作用，当f逐渐增大时，a与b之间的摩擦力如何变化？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，m与地面间的动摩擦因素为2，m与m之间的动摩擦因素为1）分析：由于f是变力，当f逐渐增大时b的运动情形会随之改变，会从静止变为匀速，又由匀速变为匀加速。对于a而言存在同样情形，但a的加速度不可能无限制增加，应有一个最大值。解题时应关注其速度和加速度的变化。解：（1）当f2（m+m）g时将如图所示对a：f合=0，a=

5、0，v=0，受力平衡得fn1= ga=mg水平方向上f合=0，即ff1=0对于b而言，竖直方向上受力平衡：fn2= fn1+gb=（m+m）g水平方向上受力平衡得：f= ff2此时摩擦力的方向与f的方向相反（2）当f=2（m+m）g时，a、b静止或做匀速直线运动，此时的受力分析与（1）的情形相同。即：f= ff2ff1=0（3）当f2（m+m）g时，a、b一起向右做匀加速运动，受力分析如图所示：此时a具有一个向右的加速度，则有：fn1= ga=mg.(1)ff1=ma(2)对b则有fn2= fn1+gb=（m+m）g(3)ff2=2 fn2=2（m+m）g(4)且有fff2ff1=ma.(5)

6、(1) (2) (3) (4) (5)联立求解得：a=ff2=ma=此时ff2为静摩擦力.(4)f继续增大,加速度也继续增大,当ff2不足于提供给a做加速的合力时,a、b间是滑动摩擦力,则有因为:ff11 fn1=1mg所以:fa合1mg当a=1g以后a的加速度不在增大所以a、b间的摩擦力恒定为ff1=1mg而对于b则有：受到两个摩擦力ff2=2 fn2=2（m+m）gff1=1mg受力如图所示，此时合力为fa合=fff2ff1例4：如图所示，一质量为m物体放在斜面上，并用细线通过定滑轮与m相连，试讨论m在什么范围内m能静止在斜面上？（设静摩擦力的最大值等于滑动摩擦力）分析：如果 很小m放上去

7、，m=0时仍能静止，所以应先考虑 与的关系。而与的关系有一临界条件，当=tan时，物体恰好匀速下滑； tan时，物体加速下滑。另外，物体的运动趋势可能有两种，一种是相对于斜面的下滑趋势，另一种是相对于斜面上滑，此时摩擦力的方向应有两种情形，所以首先应讨论与的关系。解：当tan，即arctan、m=0有mgsinffmax=mgcos即m最小值取零当tan时则有t= mgmgsin=ff+t当ff取最大值时，即ff= mgsin时tmin=mgsinmgcos即mmsinmcos由上式可知当t逐渐增大时，ff 逐渐减小当t= mgsin时，ff=0t再增大时，ff反向成为另一种形式，如图所示：则

8、有mgsin+ ff=t=mg此时t与ff同增减，当ff等于最大值时，t也等于最大值即tmax= mgsin+mgcos所以mmsin+mcos结论：当tan时有0mmsin+mcos当tan时有msinmcosmmsin+mcos解决此题的关键在于当运动趋势发生改变时，摩擦力的方向也随之发生改变，且应注意最大静摩擦力等于滑动摩擦力。同样，滑动摩擦力也有类似的情形：例5：一物体以初速度为v0=10m/s滑上一倾角为370、=0.25的斜面上，求物体滑回斜面底端时的速度和所用的时间（g=10m/s2）分析：此题同样需注意上滑时摩擦力方向与下滑时不同，而绝大部分同学会认为：a上=a下（大小）而导致

9、错解。解：当物体上滑时，由受力分析图可知f合= mgsin+ ff= mgsin+mgcos=ma所以a= gsin+gcos=8 m/s2物体所能上升的最大距离为：l=（vt2v02 ）/2 a=6.25mt上= 0v0 / a=1.25s当物体下滑时，由受力分析图可知f合= mgsinff = mgsinmgcos=ma所以，a下= gsingcos= 4m/s2 当物体回到出发点时速度为vt2 0 =2 a下lvt =m/st下=s可以判定t上t下类似的题如下题可用同样的思路解决将一物体以一定的初速度v0 竖直向上抛出，设空气阻力恒定，当物体回到抛出点时速度为vt ，上升过程中所用的时间为t上，下降过程中所用的时间为t下，重力的冲量大小为i上、i下，重力所做的功大小为w上、w下。则它们之间的大小关系如何？分析：此题可以设置很多选项，但是如果注意到摩擦力的方向在运动的方向发生改变时也发生改变，f合上=g+fff合下=gff不难得出：v0vt 、t上t下、w上=w下、i上i下。跟摩擦力有关的知识点很多，这里针对受力分析作一点简单的讨论，涉及摩擦力时应注意：a、 静摩擦力、滑动摩擦力一定区分清楚；b、 关注由静摩擦力转为滑动摩擦力的