勘破摩擦力的“玄机”

来源 :初中生世界·八年级物理版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouj1790
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  可能你会觉得不少摩擦力的问题比你想象的要复杂得多,这是为什么呢?
  你不妨先尝试回答下面的几个问题来检查一下自己的认识.
  ①讲台能静止,是由于受到摩擦力吗?
  ②摩擦力总是阻碍物体运动的力吗?
  ③某同学用水平推力推讲台没有推动,是因为摩擦力大于推力吗?
  ④推动物体沿水平方向运动时,推力越大,物体受到的摩擦力变还是不变呢?
  虽然同学们学习了关于摩擦力的不少知识,但由于没有真正理解摩擦力产生的条件、摩擦力的种类、摩擦力的应用和影响摩擦力大小的因素,所以在进行判断时常常被“直观感觉”所迷惑.
  同学们在生活中获得了不少与摩擦力有关的体验,但很多体验与理解只是直观感受,其中有不少经验并不符合物理规律.
  摩擦力产生的条件:物体之间已经发生相对运动或者将要发生相对运动(即有运动趋势).问题①中的“讲台在地面上”正在运动或者即将运动了吗?没有!所以它不受摩擦力.但如果物体在斜面上静止时,就会产生“相对运动趋势”,因而受到摩擦力.
  你可能已经明白:如果没有摩擦力,人就不能走路,车辆无法行驶.这样的结论不仅告诉我们摩擦力有时是有益的,这时的摩擦力也恰恰是人或车辆行驶时离不开的驱动力!因此问题②的答案是否定的.
  物体之间发生相对运动通常有滑动和滚动两种情形,这时产生的阻碍物体滑动和滚动的力分别叫滑动摩擦力和滚动摩擦力.在条件相同时,滚动摩擦比滑动摩擦小得多,所以我们给笨重的物体安装轮子的好处是减小了搬运时受到的摩擦力.但问题③中涉及的摩擦力却是另一种被称作“静摩擦”的力,原因是物体此时仍处于静止状态,即“没有推动”,但却已产生“相对运动的趋势”,所以此时受到的摩擦力,这就是静摩擦力.那么这时的推力和摩擦力谁更大呢?答案可能出乎你的预料:它们是相等的——势均力敌,是一对平衡力,所以不动,因为“二力平衡”的知识告诉我们:处于静止状态的物体受到的外力是彼此平衡的,而相互平衡的两个力大小相等.
  现在,你能运用你所理解的影响滑动摩擦力大小的因素正确解答下面的问题吗?
  例1 如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起做匀速运动(如图乙所示),则推力F2= N.
  
  
  例2 张老师用2N的力沿水平方向推一辆在水平桌面上的小车,小车以较慢的速度沿力的方向做匀速直线运动,小车受到的摩擦力是 N;当他推小车以较快的速度沿力的方向做匀速直线运动时,所用的推力应该 2N(选填“大于”“小于”或“等于”).
  认真思考过的同学会发现:例1中干扰我们判断的是两种情况下物体与接触面的接触面积不同,例2中前后两次物体运动的速度不同.由于不能准确地排除干扰,不少同学在解答这样的问题时犯错就在所难免了.而克服错误的有效办法是:仔细审题,找准问题中包含的知识点,结合相关物理规律理解问题的本质,就可准确地抓住问题的“穴位”,从而做出正确的判断.
  解析 例1甲图中A、B在F1的作用下一起向右做匀速直线运动,可先将A、B作为整体,则A、B受到一对平衡力作用,f1=F1=12N, f1作用在A上,对于B,由于A、B间没有相对滑动,也没有相对运动的趋势,所以B受到摩擦力为0.乙图中将A、B视为整体,则与甲图相比对地面的压力不变,由于A、B相同,所以表面的粗糙程度也相同,而摩擦力与接触面的大小无关,所以乙图中AB受到的摩擦力与甲图相同,为12N,例2第1问,小车做匀速直线运动,根据二力平衡,小车受到摩擦力等于推力,为2N.第2问尽管小车运动速度变快,但仍然是做匀速直线运动,所以还是受平衡力作用,所以推力应等于2N.
  问题的答案可能会让你意外,这是因为你没有真正理解问题的本质,或者没有学会用正确的物理规律解答问题,而只是被直观的感觉和表象迷惑了.所以,掌握牢固的基础知识,认真思考问题的本质,结合相关的物理规律,你就拥有了勘破物理难题的“火眼金睛”.
  
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