关于高中物理摩擦力复习要点探讨

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-04-21 11:12:31

一、如何判定摩擦力的方向
  要准确判定摩擦力的方向,必须把握以下几点:第一,准确理解概念中的各层含义,掌握摩擦力产生的条件。教材对摩擦力的定义是:“两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相对运动(没有发生相对运动,但它们之间存在相对运动的趋势)时,在它们的接触面间会产生一种阻碍相对运动(或发生相对运动)的力,这种力叫摩擦力”。从这段概念的叙述中我们应把握住摩擦力产生的条件是:接触面粗糙并存在相互挤压,而且有相对运动或相对运动趋势。
  第二,突破对概念中关键字的理解。概念中“相对”二字是指受力物体相对施力物体的运动或运动趋势,不能理解为相对大地参考系的运动,其次“阻碍”二字说明了摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向(即将要发生的运动方向)相反。
  第三,会利用“假设法”判断相对运动或相对运动趋势。即假设相对运动或将要发生相对运动的物体接触面光滑或者接触面分离,联想出它们之间的相对运动情景或将要发生的相对运动,从而来判定相对运动或相对运动趋势。
  例1:如图(一)所示,在光滑的平面上,用外力作用在物体A上,AB之间接触面粗糙,当A、B一起向右运动时,B物体所受摩擦力方向如何?
  常见错误:B相对地面向右运动,所以B所受摩擦力向左。
  正确思路:B所受摩擦力的施对物体是A,假设A、B接触面光滑,则B将相对A向左运动,所以B所受摩擦力水平向右。
  例2:如图(二)所示,A、B用皮带传动,A为主动轮,试分析轮上P点和带上Q点所受摩擦力的方向。
  常见错误:由于皮带和轮都相对地面在顺时针转动,所以摩擦力与运动方向相反,因此,P点所受摩擦力方向沿切线向下,Q点所受摩擦力沿切线方向向上。
  正确思路:假设皮带与轮分离,主动轮A顺时针转动时,皮带不会动,但以A轮为参照物,则会发现带上的Q点逆时针转动,所以P点所受一静擦擦力方向沿切线向下。同理,假设从动轮与皮带分离 ,则会发现轮上的P点相对皮带逆时针转动,所以P点受摩擦力的方向沿切线向上
  二、如何计算摩擦力大小
  首先要判断所要计算的摩擦力是属于滑动摩擦力,还是静摩擦力,滑动摩擦力存在时两个相互接触的物体表面要发生相对运动,静摩擦力则不。
  第二,公式Ff=uFN一般只适用于计算滑动摩擦力,注意FN是指发生相对运动的接触面间的压力,不是指地面受到的压力。
  第三,静摩擦力的计算,往往根据物体所处的运动状态,结合牛顿运动定律进行计算。
  例3,在图(三)中,mA=3kg,mB=1kg,AB间的动摩擦因数u=0.2,地面光滑,求:(1)当F=4N时,A对B的摩擦力多大?(2)当F=12N时,A对B摩擦力多大?
  常见错误:因为AB相对静止,所以系统加速度 ,所以A对B的摩擦力 ,当F=12N时, ,同理 。
  正确分析:当F=4N时,AB之间无相对运动,所以B的加速度也为1m/s2,f AB=1N;当F=12N时,AB之间已经发生相对滑动,因为在滑动摩擦力作用下,B能获得的最大加速度为 ,所以 。
  三、如何计算摩擦力做功以及怎样分析摩擦力做功时对应的能量转化问题。
  第一,摩擦力为恒力时,做功可用 计算,此时S为物体的位移。
  第二,摩擦力变力时要分析摩擦力是怎样改变的,如果是滑动摩擦力大小不变,方向在变,则用W=FS计算,此时S指相对运动路程,如果是静摩擦力,不论大小或方向在改变,往往用动能定理进行计算。
  第三,不管是滑动摩擦力还是静摩擦力做功,都可以结合功能定理、功能关系以及能量守恒定律进行计算。
  第四,滑动摩擦力做功,往往伴随损失的机械能与内能之间的转化,而静摩擦力做功则无。
  第五,不论是滑动摩擦力还是静摩擦力,都可以做正功,也可以做负功或不做功。
  例4:如图所示,在匀速前进的车厢内,人用力推车厢前壁,则( )
  A、人对车厢的摩擦力做正功;
  B、人对车厢的摩擦力做负功;
  C、车厢对人的摩擦力做正功;
  D、车厢对人的摩擦力做负功。
  常见的错误:因为摩擦力是阻力,所以做负功。
  正确思路:人对车厢的摩擦力向后,车厢对人的摩擦力向前,所以人对车厢摩擦力做负功,而车厢对人摩擦力做正功。
  例5:水平面内质量为m的小车与半径为R的圆形轨道间的摩擦因数为u,在小车运动一周的过程中如图(五),小车所受摩擦力做了多少功?
  常见错误:小车运动一周,位移为0,则W=0。
  正确思路:小车所受摩擦力大小不变,而方向时刻在变,并且与速度方向相反,当 是可知,Ff与△S的方向在同一条直线上,所以滑动摩擦力一直在做负功,由垒加原理可知,此过程摩动摩擦力做功 。
  例6:如图(六)在粗糙的水平转盘上放一个质量为m的小木块,离转轴的距离为R。转盘由静止开始加速转动,小木块与转盘保持相对静止的最大速度为V,求小木块由静止转动到小木块开始滑动的过程中,小木块所受摩擦力做了多少功?
  常见错误:静摩擦力提供向心力,所以不做功,W=0
  正确分析:静摩擦力不仅改变了速度的方向,而且还提供加速的动力,所以静摩擦力不指向圆心,是做了正功的,由功能定理可知, 。
  例7:如图(七)所示,质量为m的小滑块以初速度V1,滑上一静止在光滑地面上的长木板A的上表面,它们之间的滑动摩擦因数为u,当m在长木块上表面滑行△S距离后,两者相对静止,并以速度 一起向右运动。
  求:(1)此过程中滑动摩擦力对m、M所做的功;
  (2)此过程系统产生多少热量?
  常见错误发生的原因:不能正确的建立情景,认为m与M所受的摩擦力是一对相到作用力,同时产生同时消失,位移相同,所以做的功一样多。其次,应用功能定理或能量守恒定律解题不熟练。
  正确分析:以小滑块m为研究对象,由动能定理。
  由此可见,摩擦生热等于机械能损失量,也等于滑动摩擦力与相对滑动摩擦力与相对位移的乘积,如果是曲线运动, 由指相对滑动的路程。
  通过以上分析可知,对摩擦力的方向、大小的判定或是做功的计算,都不能主观臆断,应实事求是在具体情景中去判定,不断总结。总之要培养解决实际问题的能力,还需要将规律和方法在实际应用过程中逐渐地提高,也需要一个熟练过程,只要有决心与勇气克服学习过程中的障碍,高考就定会变通途。
 

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