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1.滑动摩擦力与静摩擦力的区别

 

滑动摩擦力与静摩擦力的主要区别有三点,一是动与静的区别,两物体间出现滑动摩擦力作用,两物体间一定有相对滑动,即受力者相对施力者是运动的,或者说它们两相对于别的参考系的速度是不同的。静摩擦力的静,指施力者与受力者是相对静止,即它们互以对方为参考系时是静止的,或者它两相对别的参考系的速度是相同的;二是大小的区别,在接触面上的压力大小、接触面的材料及粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小是确定的,而静摩擦力的大小可在零到最大静摩擦力之间变化,具体取值,取决于使物体产生运动趋势的外力的大小;三是方向的区别,两者方向都在接触面的切面上,但滑动摩擦力方向跟物体的运动方向一定在一条直线上,而静摩擦力的方向与物体运动的方向可以不在同一条直线上,比如两手指夹着钢笔一起在水平方向运动,而手指对钢笔的静摩擦力却在竖直方向。

 

2.摩擦力的产生条件

 

摩擦力的产生,必须同时具备四个条件,缺一不可。缺少任何一条,物体间便无摩擦力,或者说摩擦力为零。

 

一是两物体直接接触,二是接触面上有弹力出现,三是接触面不光滑,四是两物体间有相对运动。这是滑动摩擦力的产生条件。

 

对于静摩擦力,第四条是两物体间有相对运动的趋势。

 

3.摩擦力的方向

 

摩擦力的方向平行于接触面(或接触面的切面),所以摩擦力属于切向力。如果两物体间出现摩擦力,则接触面上必有弹力,由于弹力垂直于接触面(或切面),因此摩擦力的方向与接触面上的弹力方向垂直。

 

滑动摩擦力的方向沿接触面(或切面),与受力者相对施力者的运动方向相反。由于运动的相对性,物体所受滑动摩擦力的方向可能会与该物体相对于施力物体以外的其他物体的运动方向相同。比如,在光滑水平面上放一长木板,木板上左端放一小木块,给小物快水平向右得出速度,使其在长木板上向右滑动,滑动中小物块对长木板的滑动摩擦力是向右的,长木板在这个摩擦力的作用下向右运动,长木板受到的滑动摩擦力方向与长木板相对小物块的运动方向相反,与长木板相对地面的运动方向一致。

 

4.运动趋势及方向

 

所谓运动趋势,是指静止的物体,一旦不受静摩擦力的作用,它将运动。它将运动的方向,就是运动趋势的方向。因此,判断两相对静止的物体间有无相对运动趋势,可首先假定它们之间无静摩擦力作用,然后依据物体是否受有沿接触面(或切面)外力及外力的方向,确定物体有无相对运动趋势及运动趋势的方向。若物体受有沿接触面的外力,必有运动趋势,运动趋势的方向,就是外力的方向。比如,静止在斜面上的物体,若假设斜面光滑,依据经验,物体将沿斜面下滑,这就说明它在斜面上静止时,具有沿斜面向下的运动趋势,斜面对它具有沿斜面向上的静摩擦力。

 

5.摩擦力的大小

 

滑动摩擦力的大小确定或计算,有两种方法。一是滑动摩擦定律,即,式中的N是接触面上的弹力(压力),μ是接触面的动摩擦因数,它是一个纯数字,其大小与fN无关,只取决于接触面的材料及粗糙程度。二是依据二力平衡条件及以后将要学习的其它物理规律,如共点力平衡条件、牛顿第二定律、动能定律等确定或计算。

 

对于静摩擦力,只能依据二力平衡条件及以后将要学习的其他物理规律确定或计算。比如共点力平衡条件,牛顿第二定律等。

 

在接触面的压力、材料及粗糙程度一定时,最大静摩擦力大于滑动摩擦力。在有些物理问题中,如果题中说明“取最大静摩擦力等于滑动摩擦力”,则可用计算最大静摩擦力。

 

6.案例探究

 

1重为G的物体被无初速放置在水平传送带上,传送带始终匀速运动,物体与传送带之间的动摩擦因数为μ。求物体所受摩擦力的大小与方向。

 

解析:物体无初速放置在传送带上,初速度为零,而此时传送带的速度不为零。因此相对于传送带,物体沿传送带向传送带运动的相反方向运动,受到传送带沿其运动方向的滑动摩擦力作用。若传送带比较短,物体运动到传送带另一端时,速度尚未增大到与传送带速度相同,或速度恰好与传送带速度相同,则这个过程物体均受滑动摩擦力,大小为:,方向与传送带运动方向相反。

 

若传送带较长,物体运动到传送带另一端之前,速度已增大到等于传送带速度,则此前物体所受摩擦力大小、方向同上。物体与传送带共速后的运动过程中,它与传送带之间无相对滑动,所受摩擦力为零。

 

点评:两物体由相对运动到相对静止,滑动摩擦力突变为零。

 

2在水平地面上,有重100N的物体,它与地面的动摩擦因数为0.02,它与地面间的最大静摩擦力为2.1N

 

 

1)物体在如图所示的两个水平力F1=8NF2=10N作用下,处于静止状态,求地面对物体的摩擦力;

 

2)如果保持F1不变,只将F2的大小减为4N,求地面对物体的摩擦力。

 

解析:1)物体的运动趋势方向是水平方向,设想物体不受地面的摩擦力,则水平力F1F2的合力大小为:,方向水平向左。因此,物体具有水平向左的运动趋势,由二力平衡条件可知,地面对物体的静摩擦力大小为2N,方向水平向右;

 

2)若只将F2的大小变为4N,则F1F2的合力大小为:,方向水平向右。由于F大于地面与物体间的最大静摩擦力,所以物体将向右运动,此时地面的摩擦力为滑动摩擦力,大小为:,方向水平向左。

 

点评:两物体由相对静止到相对运动,静摩擦力突变为滑动摩擦力。

 

附:摩擦力练习题

 

1.关于由滑动摩擦力公式推出的μ=,下列说法正确的是(   

 

A.动摩擦因数μ与摩擦力F成正比,F越大,μ越大

 

B.动摩擦因数μ与正压力FN成反比,FN越大,μ越小

 

C.动摩擦因数μ与摩擦力F成正比,与正压力FN成反比

 

D.动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的情况及材料决定

 

2.下列关于摩擦力的说法正确的是(   

 

A.受到静摩擦力作用的物体一定是静止的

 

B.受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的

 

C.静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力

 

D.摩擦力可以是动力,也可以是阻力

 

3.有关滑动摩擦力的下列说法中,正确的是(   

 

A.有压力就一定有滑动摩擦力

 

B.有滑动摩擦力就一定有压力

 

C.滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直

 

D.滑动摩擦力的大小与物体所受重力成正比

 

4.在日常生活中,经常遇到与摩擦力有关的问题.你认为下列说法中错误的是(   

 

A.人走路时,会受到静摩擦力作用;在水平面静止不动时,不受摩擦力作用

 

B.消防队员双手握住竖立的竹竿匀速攀上时,所受的摩擦力的方向是向下的;匀速滑下时,所受的摩擦力的方向是向上的

 

C.将酒瓶用手竖直握住停留在空中,当再增大手的用力,酒瓶所受的摩擦力不变

 

D.在结冰的水平路面上撒些盐,只是为了人走上去不易滑倒

 

5.如图所示A为长木板,上表面粗糙,在水平面上以速度v1向右匀速运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右匀速运动学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!,下列判断正确的是(   

 

 

A.若是v1=v2AB之间无滑动摩擦力

 

B.若是v1>v2B受到了A所施加向右的滑动摩擦力

 

C.若是v1<v2B受到了A所施加向右的滑动摩擦力

 

D.若是v1>v2A受到了B所施加向左的滑动摩擦力

 

6.如图所示,下列关于它们的接触面间有无摩擦力的判断中错误的是(  )

 

 

A.图(a)中木块A与木板接触,但木板A与木板没有相对运动趋势,因此木板对木块A没有静摩擦力

 

B.图(b)中木学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!A与木块接触,A在重力作用下沿木板向下运动,因此木板对A有向上的滑动摩擦力

 

C.图(c)中木块A与木板接触,A由于受重力作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对木块A有静摩擦力

 

D.图(d)中木块A与木板接触,A沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力

 

7.如图所示,甲、乙、丙三个物体,质量相同,与地面间的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F,它们受到的摩擦力的大小关系是(  )

 

 

A.三者相同       B.乙最大

 

C.丙最大                D.已知条件不够,无法比较

 

8.如图所示,在动摩擦因数μ0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20 kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10 N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g10 N/kg)(  )

 

 

A10 N,向右    B10 N,向左    C20 N,向右    D2学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!0 N,向左

 

9.如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法正确的是(  )

 

 

A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上

 

B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大

 

C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为μF

 

D.若开始时木块静止,当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用

 

10.一物块m在水平力拉动下,沿静止的水平传送带由A端运动到B端,如图甲所示,这时所受摩擦力为F1;现开动机械让传送带向左匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时所受摩擦力大小为F2,如下图乙所示。则F1F2的大小关系满足(  )

 

 

AF1F2  BF1<F2   CF1>F2  D.上述三种情况都有可能

 

11.如下图甲所示,重为G的物体在水平外力F作用下,向右以2m/s的速度匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ。试问在下列情况下物体受到的滑动摩擦力将怎样变化?

 

 

1)当F突然增大时;

 

2)从撤去F到物体最终静止的过程中;

 

3)将物体立放起来(如图乙),仍在水平拉力F作用下,向右匀速运动的过程中。

 

12.质量为3.0kg的空木箱放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0N时,木箱静止;当拉力F2=10.3N时,木箱做匀速学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!运动,求:

 

1)木箱与地面间的动摩擦因数;

 

2)木箱在8.0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;

 

3)木箱在12.0N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小。

 

参考答案

 

1D 2D 3BC 4BD 4BD 5ABD 6B 7D 8D 9ACD 10A

 

11.(1μG (2μG (3学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!μG

 

12.(10.35 (28.0 N (310.3 N

    
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