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摩擦力大小的计算
(一)要点 再确定摩擦力的大小之前,判明发生的是静摩擦,还是滑动摩擦力,因为这两种摩擦力的计算方法不一样。
1) 若是滑动摩擦,可用公式f=uN来计算,公式中N指接触面的压力,并不一定
等于物体的重力。
2) 若是静摩擦,只能根据物体的所出的状态来求解(平衡或加速),若为平衡,
则利用平衡条件列方程求解;若为匀加速运动,则用牛顿第二定律求解。其大小飘忽不定,完全由其他力决定,所以要解决好静摩擦力大小的问题,首先要弄清楚其他力的情况。静摩擦力的最大值叫最大静摩擦力fm,当F外>fm时,物体由静摩擦转变为滑动摩擦。 注意:不能绝对的说静止的物体受到的摩擦必为静摩擦力。运动着的物体受到的摩擦力必为滑动摩擦力。正确的理解应为,静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力的物体不一定静止,如传送带装置。滑动摩擦力是具有相对运动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力的两个物体不一定都运动。
(二) 基本训练题
1) 关于由滑动摩擦力公式推出的u=f/N,下面说法正确的是: A. 滑动摩擦系数u与摩擦力f成正比,f越大,u越大。 B. 滑动摩擦系数u与摩擦力N成反比,N越大,u越小。
C. u与f成正比,与N成反比 D. u的大小由两物体间接触面的情况及其材料决定。
2) 用手施水平力将物体压在竖直的墙壁上,这时: A. 物体如果静止,压力越大,物体所受的摩擦力加大 B. 物体如果静止,压力减小,物体所受的摩擦力减小
C. 物体如果静止,则物体所受摩擦力为定植,与力大小无关 D. 如果物体静止,增大物体重量,物体所受的摩擦力仍不变。
3)如图1,一木块放在水平面上,在水平方向共受到三个力即F1=10N,F2=2N和摩擦力的作用,木块处于静止状态,若撤去F1,则木块在水平方向受到的合力为( )。 (三) 典型例题
【例】 在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的B物体,A、B之间的滑动摩擦系数为 u,如图2,施加一水平力F于A,计算下列情况下A对B的摩擦力的大小。1)当A,B一起匀速 运动时,2)当A,B一起以加速a向右匀加速运动时,3)当F足够大,使A,B发生相对滑动时,4)当A,B发生相对滑动,且物体的1/5长伸到A的外面时。
【分析和解答】1)因为A,B向右匀速运动,因此对B来说和外力为零,所以B受到的摩擦力为零。 2)因为A,B无相对滑动,所以B受到的摩擦力是静摩擦力,此时还不能用滑动摩擦力公式f=uN来求解,用牛顿第二定律对物体B分析:F合=ma,得 f=ma. 3)因A,B发生相对滑动,所以B受到的摩擦力是滑动摩擦力,所以f=uN=umg 4)因为滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积大小无关,所以:f=umg 由上可知,计算摩擦力首先要判断是静摩擦还是滑动摩擦。(四) 反馈训练题 1) 把一重为G的物体用一个水平力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,则从t=0开始物体所受的摩擦力f的大小随时间t变化的关系是图3中的哪一个? 2) 如图4所示,小物体m放在质量为M的物体上,M细在固定在O点的水平弹簧的一端且置于光滑的水平面上,弹簧的倔强系数k,将M向右拉离平衡位置x,然后无初速释放,在以后的运动过程中,M和m保持相对静止,那么m在运动过程中受到的最小摩擦力为( ),最大摩擦力为( ) 3) 如图5所示,甲、乙、丙三个物体,质量相同,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,无法判断随最大
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