题文
在下图的各图中,物体的接触面均粗糙.请对各图中A物体与其他各物体的接触面间有无摩擦力及其方向做出判断.
(1)图A.中,A,B,C,D是四个完全相同物块,通过两侧夹板挤紧在一起,竖直放置;
(2)图B.中,A是一个无底的圆筒,放在水平面上,其内有三个相同的小球恰与A筒的内壁良好相切,现将A筒由静止状态沿竖直方向缓慢提起(筒高大于球的半径);
(3)图C.中,传送带B以恒定速度
匀速运动,物块A以初速度
滑上B的表面,
>
,且传送带足够长;
(4)图D.中,小球A和B质量分别为
,其间用轻绳相连,静止于球面C上.
题型:未知 难度:其他题型
答案
图中的各图中A物所受的摩擦力分别为:(1)图(A)中,A物块只受D的静摩擦力
,方向竖直向上.(2)图(B)中,A物不受摩擦力作用,即当向上提起A筒时,三个小球状态不变.(3)图(C)中,A先受B的滑动摩擦力
,水平向右;A与B同速后,摩擦力不再存在.(4)图(D)中:讨论三种情况.①A与B各自沿球面下滑力恰相等时(
),A既无上滑趋势也无下滑趋势,故A与球面C间不存在摩擦作用.②当A沿球面向下滑的力大于B沿球面向下滑的力(
),A将有沿球面下滑趋势,所受静摩擦力沿球面的切线向上.③当A沿球面向下滑的力小于B沿球面向下滑的力时,恰与②相反,A受静摩擦力沿球面的切线向下.
解析
正确进行判定就必须熟练掌握和使用摩擦力产生的条件.其条件是:物体接触面粗糙;物体间有接触形变,即有弹力作用;沿接触面有相对运动或有相对运动趋势.上述条件缺一不可.摩擦力方向总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势相反.
(1)(A)图,很显然属于静摩擦问题.A,B,C,D相对地面都有竖直向下的运动趋势,但由于A和B位置对称,故它们之间却并不存在相对运动趋势,即A与B间不会产生摩擦力.
(2)图(B)中,由于A筒与三个小球间只是接触并没有挤压作用(撤去A筒也不会破坏小球的状态),不具备产生摩擦力的条件.
(3)图(C)中,v1>v2,在A刚刚滑上B的开始一段运动中,A与B之间存在相对运动,故A,B之间存在滑动摩擦力.由于A相对B运动向左,所以B给A的摩擦力沿水平向右.由于传送带足够长,经一段运动后,A的速度必会增大至与B相等,此后A与B之间将不会再发生摩擦作用.
(4)图(D)中,关于A相对于C球的运动趋势,有三种可能:①恰好没有滑动趋势;②A有沿球面向上滑动趋势;③A有沿球面向下的滑动趋势,故摩擦力也有三种可能.
图中的各图中A物所受的摩擦力分别为:(1)图(A)中,A物块只受D的静摩擦力
,方向竖直向上.(2)图(B)中,A物不受摩擦力作用,即当向上提起A筒时,三个小球状态不变.(3)图(C)中,A先受B的滑动摩擦力
,水平向右;A与B同速后,摩擦力不再存在.(4)图(D)中:讨论三种情况.①A与B各自沿球面下滑力恰相等时(
),A既无上滑趋势也无下滑趋势,故A与球面C间不存在摩擦作用.②当A沿球面向下滑的力大于B沿球面向下滑的力(
),A将有沿球面下滑趋势,所受静摩擦力沿球面的切线向上.③当A沿球面向下滑的力小于B沿球面向下滑的力时,恰与②相反,A受静摩擦力沿球面的切线向下.
考点
据考高分专家说,试题“在下图的各图中,物体的接触面均粗糙.请对.....”主要考查你对 [静摩擦力 ]考点的理解。
静摩擦力
静摩擦力概念:
当一个物体在另一个物体的表面上有相对运动的趋势时,受到的阻碍相对运动趋势的力,叫静摩擦力。
静摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动趋势。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
静摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动趋势方向相反。
静摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动运动趋势。
判断静摩擦力方向的方法:
①假设法:首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同。然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向。
②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向。
静摩擦力的大小:
①与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0≤f≤fm,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系。具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。
②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等。
判定摩擦力有无及方向的方法:


相对运动趋势:
相对运动趋势是指以发生摩擦作用的物体中施加摩擦力的物体为参考系,受力物体的运动趋势方向。
最大静摩擦力:
两个相互接触的物体,在即将发生相对运动而又未发生相对运动时产生的摩擦力称为最大静摩擦力。最大静摩擦力是静摩擦力的最大值,与接触面间的压力成正比,略大于滑动摩擦力。最大静摩擦力是静摩擦力与滑动摩擦力的一个临界值,是判定接触面间是否出现相对滑动的重要依据。


