在中學物理中,力學與電學是中考和高考的重點,而力學中的摩擦力是基礎中的重中之重,也是很多初中生乃至高中生的最為易錯點和頭疼的物理問題之一。
其實,任何問題都有解決的方法和訣竅,對於摩擦力,只要掌握摩擦力的三個方面知識,就能突破這一問題:
在此之前,我們首先要區分好「運動」與「相對運動」這兩個看似相似卻完全不同的兩個概念!——「運動」永遠是「對地發生運動」!「相對運動」是「對與之接觸的物體發生運動」。
所以,發生相對運動的兩個物體,其中一個可能是靜止的!
一、區分兩種摩擦力:
摩擦力分為三種——靜摩擦力、滑動摩擦力、滾動摩擦力。對於滾動摩擦力,平時考察很少而且很簡單。所以我們遇到此類問題主要是如何區分靜摩擦力和滑動摩擦力這兩種!
從物理專業術語來講:關鍵在於對物體間「相對運動」和「相對運動趨勢」的理解。物體之間有相對運動,則二者之間是滑動摩擦力,如果有相對運動趨勢,則二者之間是靜摩擦力。
從生活應用術語來講:只要發生「打滑」的就是滑動摩擦力。有「打滑的趨勢」就是靜摩擦力。
深刻理解並牢固記憶以下兩句話:
「運動的物體不一定受到滑動摩擦力!靜止的物體不一定受靜摩擦力!」
即:「運動的物體可能受到靜摩擦力,靜止的物體可能受到滑動摩擦力」
另外:「摩擦力既可以作為動力也可以作為阻力!」
生活舉例:
擦黑板:黑板擦與黑板之間發生了相對運動,黑板是靜止的物體,卻受到滑動摩擦力。此摩擦力對於黑板擦是阻力。
拖把拖地:拖把與地面之間發生了相對運動,地面是靜止的物體,卻受到滑動摩擦力。此摩擦力對於拖把是阻力。
溜冰:溜冰鞋與地面之間發生了相對運動,地面是靜止的物體,卻受到滑動摩擦力。此摩擦力對於溜冰鞋是阻力。
走路:腳相對於地面沒有打滑,所以受到的是靜摩擦力,此靜摩擦力是作為人前進的動力!
爬杆:攥緊杆爬動時,每一隻手用力攥緊時,手與杆之間沒有打滑,受到向上的靜摩擦力,此靜摩擦力是作為人往上爬的動力。
各種車前進時:前輪和後輪都沒有打滑,所以受靜摩擦力。(中學不研究複雜情況)
傳送帶問題中的摩擦力最複雜 :如果打滑,則是滑動摩擦力,否則靜摩擦力。
二、判斷摩擦力方向:
從定義角度判斷:滑動摩擦力方向與「相對運動」方向相反,靜摩擦力方向與「相對運動趨勢」方向相反。
從受力分析角度判斷:若物體受力平衡並且沒有發生相對運動,則靜摩擦力方向與外力方向相反。
若發生了相對運動,不管受力情況如何,滑動摩擦力都與相對運動趨勢方向相反。
生活舉例:
走路:腳蹬地,有向後運動趨勢,所以受到向前的靜摩擦力。作為人前進的動力。
自行車用腳蹬時:前輪和後輪都沒有打滑,所以受靜摩擦力。但是由於後輪是主動輪,與地面接觸的那一點有向後運動的趨勢,所以受到向前的靜摩擦力,是車前進的動力。前輪是從動輪,受到向後的靜摩擦力,是車前進的阻力。
自行車只用手推動時:可以把輪子想像成方輪,當然此時依然受到的是靜摩擦力,不過兩個輪子所受阻力方向可以一下判斷出來都向後!
傳送帶往高處運送物體:物體受到沿斜面向上的靜摩擦力。(具體情況具體分析)
三、計算摩擦力大小:
靜摩擦力:根據二力平衡原理,靜摩擦力等於與之平衡的另外一個力。比如用手推動桌子,桌子不動,則靜摩擦力等於推力。靜摩擦力會隨著推力而變化,但永遠等大反向!
滑動摩擦力:初中只需要記住兩個決定因素:正壓力和接觸面粗糙程度!若這二因素不變,則滑動摩擦力大小不變。高中則根據公式來求,若受力平衡,也可以根據平衡力來求。
最後一定要記住:遇到摩擦力,我們先要區分是靜摩擦力還是滑動摩擦力!如果是靜摩擦力,通過二力平衡來解決。如果是滑動摩擦力,則只取決於正壓力和接觸面的粗糙程度,只要這二者不變,則滑動摩擦力大小不變!