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        靜摩擦力和動(dòng)摩擦力的區(qū)分研究

        2017-11-09 09:44:49趙昊湖南省邵東第一中學(xué)
        數(shù)碼世界 2017年9期
        關(guān)鍵詞:方向

        趙昊 湖南省邵東第一中學(xué)

        靜摩擦力和動(dòng)摩擦力的區(qū)分研究

        趙昊 湖南省邵東第一中學(xué)

        在高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)中,靜摩擦力和動(dòng)摩擦力是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的方向判定、大小計(jì)算以及做功問(wèn)題都是比較難以掌握的。文章圍繞動(dòng)、靜摩擦力的概念和產(chǎn)生條件展開(kāi),研究這兩種摩擦力的區(qū)分,以進(jìn)一步深化認(rèn)知此模塊知識(shí)內(nèi)容。

        靜摩擦力 動(dòng)摩擦力 區(qū)分研究

        高中物理學(xué)中的靜摩擦力和動(dòng)摩擦力在日常生活中都比較常見(jiàn),但在學(xué)習(xí)過(guò)程中要想掌握好這兩部分知識(shí),其難度較大。為了更好地理解和應(yīng)用這兩種摩擦力,準(zhǔn)確解答出相關(guān)題目,學(xué)生需要對(duì)靜摩擦力和動(dòng)摩擦力之間的區(qū)別進(jìn)行深入研究。

        1 相關(guān)概念界定

        1.1 靜摩擦力概念解析

        在高中物理學(xué)中,教材對(duì)靜摩擦力和動(dòng)摩擦力分別進(jìn)行了概念界定。具體而言,物體在另一物體的表面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),二者之間會(huì)產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)阻力,或者是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用力,那么這個(gè)力就是摩擦力。而如果這兩物體相互碰觸相互擠壓并且兩個(gè)物體都是處于靜止?fàn)顟B(tài)的,其只會(huì)在外力作用下,產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)趨勢(shì),相對(duì)于兩個(gè)物體來(lái)說(shuō)其并沒(méi)有發(fā)生相互滑動(dòng),它們之間的這種阻礙力就叫做靜摩擦力。由此可見(jiàn),靜摩擦力的產(chǎn)生是具備一定條件的,兩物體的接觸、擠壓、接觸面粗糙、存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)都是靜摩擦力產(chǎn)生的必要條件,這些條件缺一不可,必須同時(shí)滿(mǎn)足,否則,便不會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力。

        1.2 動(dòng)摩擦力概念解析

        動(dòng)摩擦力主要是指在兩個(gè)相互接觸的物體表面,兩物體都處于相互滑動(dòng)狀態(tài)時(shí),在兩物體的接觸面上會(huì)產(chǎn)生一定的阻礙力,阻礙物體的滑動(dòng),這便是動(dòng)滑動(dòng)摩擦力,也叫做動(dòng)摩擦力。一般而言,動(dòng)摩擦力是一種物體接觸面切線(xiàn)方向的約束力,通常記為Fd。通常情況下動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件也有三個(gè),一是兩個(gè)物體的表面必須相接觸并存在一定的擠壓力,二是接觸面相對(duì)粗糙,三是存在相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)。這三個(gè)條件也必須同時(shí)滿(mǎn)足,缺一不可。動(dòng)摩擦力也有大小,其大小與接觸面的粗糙程度相關(guān),并且其與物體的正壓力成正比,而與物體的滑動(dòng)速度成反比。

        2 靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的區(qū)分研究

        靜摩擦力與動(dòng)摩擦力之間的區(qū)分比較顯著,二者在概念,作用力方向、做功情況以及方向的判定和作用力的計(jì)算等方面存在區(qū)別。靜摩擦力和動(dòng)摩擦力在概念上的區(qū)分上文已經(jīng)闡述過(guò)了,在此就不贅述。而這兩種摩擦力在其他方面的區(qū)分筆者將通過(guò)例題的形式進(jìn)行解讀。

        2.1 摩擦力有無(wú)的判斷

        依據(jù)動(dòng)、靜摩擦力的產(chǎn)生條件可知,要想判斷是否存在靜摩擦力,可以從其產(chǎn)生原因、相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)以及力的作用效果等方面進(jìn)行分析,具體分析過(guò)程如例題1所示。而動(dòng)摩擦力的判斷相對(duì)簡(jiǎn)單,筆者就不介紹了。

        例題1:在圖1中,A、B、C三物體的質(zhì)量分別是M、m、m0,在圖中,繩子不能夠隨意伸長(zhǎng),繩子與滑輪之間的質(zhì)量和摩擦力忽略,如果B隨A一起沿水平桌面做勻速運(yùn)動(dòng),試判定以下哪些選項(xiàng)不正確。

        圖1

        A、物塊A與桌面之間有摩擦力

        B、A與B之間有摩擦力

        C、桌面A、B對(duì)A都有摩擦力

        D、桌面A、B對(duì)A都沒(méi)有摩擦力

        解析:在此題中,由于A(yíng)做的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng),其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到繩子的拉力,所以A與桌面之間一定存在著摩擦力,所以A選項(xiàng)一定正確。而在題設(shè)中B隨A一起沿水平桌面做勻速運(yùn)動(dòng),A與B之間并不會(huì)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以這二者之間是不可能存在摩擦力的,所以不正確的選項(xiàng)主要有B、C、D。

        2.2 摩擦力方向的判斷

        摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向密切相關(guān),一般而言,靜摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,而與物體自身的運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有任何聯(lián)系。動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向也是相反的。相比較而言,靜摩擦力的方向判定比動(dòng)摩擦力的方向判定要難得多,要想正確判斷靜摩擦力的方向就必須要先弄清楚物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向,在判斷過(guò)程中需要采用化動(dòng)為靜的思路。其具體判斷過(guò)程將通過(guò)例題2進(jìn)行介紹。

        例題2:在一斜面上有一物塊M,其在受到斜面方向上的力F的影響,而處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)于物塊來(lái)說(shuō),斜面會(huì)對(duì)其產(chǎn)生靜摩擦力,并判斷以下選項(xiàng)的正誤。

        A、方向一定沿斜面向上

        B、方向可能沿斜面向下

        C、大小可能等于0

        D、大小可能等于F

        此外,靜摩擦力與動(dòng)摩擦力在計(jì)算方面也存在不同,靜摩擦力大小的計(jì)算會(huì)根據(jù)其平衡條件來(lái)進(jìn)行求導(dǎo),而如果物體處于不平衡狀態(tài)時(shí)則需要利用牛頓第二定律來(lái)求取靜摩擦力的大小。動(dòng)摩擦力的是根據(jù)固定公式f=N來(lái)進(jìn)行計(jì)算的,其大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和物體接觸面的大小沒(méi)有任何關(guān)系。

        在高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中,靜摩擦力相對(duì)較復(fù)雜,其與動(dòng)摩擦力之間存在顯著區(qū)別。二者在概念、摩擦力的判斷、摩擦力的方向以及摩擦力的大小計(jì)算方式都不同,在學(xué)習(xí)過(guò)程中一定要注意區(qū)分。

        [1]陳芳,徐慶,拾景忠.靜摩擦力實(shí)驗(yàn)探究[J].物理實(shí)驗(yàn),2016,(12):39-41.

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