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勘破摩擦力问题的“玄机”

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楼主

勘破摩擦力问题的“玄机”

可能你会觉得不少摩擦力的问题比你想象中的复杂得多,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讲台在教室前面的水平地面保持静止,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地面的讲台却没有推动,是因为推力小于摩擦力吗?④沿水平方向推动物体沿水平路面运动时,推力越大,物体受到的摩擦力变还是不变呢?

虽然初步学习了一些摩擦力的知识,但由于没有真正理解摩擦力产生的条件、摩擦力的种类、影响摩擦力大小的因素以及摩擦力的应用,我们在解答问题作出判断时常常被直觉所左右。

我们在生活中获得了不少与摩擦力有关的体验,但很多情况我们只有肤浅的直观感受,从中获得的许多感性认识并不符合物理规律。

摩擦力产生的条件是:(1)物体之间相互接触;(2)接触表面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);(3)接触面不光滑。前文问题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,会因重力作用而产生向下滑动趋势,因而受到摩擦力。

你可能已经了解:如果没有摩擦力,人不能走路,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,而且也可使你慢慢想清楚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,在其它条件相同时,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。但问题③中涉及的摩擦却是另一种被称做静摩擦的力,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,所以此时受到摩擦,这就是静摩擦。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,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?

如图甲所示,完全相同的木块AB叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,AB一起作匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为    N;若将AB紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2=    N

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1m/s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3m/s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,就可准确地切住问题的穴位,从而做出正确的判断。

问题的正确答案可能会让你感到意外,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肤浅的表象迷惑了。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,你才可能拥有勘破物理难题的火眼金睛





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