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高中物理考点剖析:摩擦力计算及方向
2015.09.01 19:01

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摩擦力非常重要,经常出现在考试中,在三大基础力(重力、弹力、摩擦力)中是最复杂的一个力。这篇文章由高中物理网编辑悉心汇总,重点阐述的内容包括:摩擦力的概念、摩擦力的分类、摩擦力的计算、摩擦力的方向判定。

摩擦力

两个相互接触的物体,当之间存在相对运动或相对运动趋势的时候,就会在其接触面上产生一个阻碍相对滑动(或趋势)的力,我们把这个力叫做摩擦力。

广义地物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。摩擦力是我们日常生活周围非常重要的一个力;没有摩擦力的世界是”惨不忍睹”的:一走路就摔跟头,连鞋带无法系紧,螺丝钉和钉子无法固定物体……当然,我们也不能认为摩擦力都是有益的,比如工业上机械部件中轴承的摩擦和汽车气缸内的摩擦等,这些都是有害的摩擦。

认真学习的中学生

在很多物理题中摩擦力是不存在的,也就没有研究的必要;在很多物理难题中,摩擦力是否存在就是一个考点,因此研究摩擦力产生条件就显得尤为重要,我们下面就来进行分析。

摩擦力的产生条件

两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可,两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件而非充要条件。(没有弹力就不可能有摩擦力,但有弹力不一定就一定有摩擦力。)

从高考或者平时的考试来看,摩擦力的重点和难点往往是在于探讨摩擦力的分类与方向判断。

摩擦力的分类

如果两个物体间发生相对滑动,则为滑动摩擦;反之,则为静摩擦。由摩擦力的不同类别,决定了摩擦力的大小计算不同。

很多时候,对于比较”变态”的物理题,会涉及到摩擦力性质的判别;也就是说,题目中的已知条件并不能直接判断出来摩擦力到底是滑动的还是静止的。这个时候,解题的第一步就是判定摩擦力的性质。笔者相信很多学生在这里跌倒过。这一步错了,后面就无法进行。典型的案例,大家可以参考2005年广东高考物理第18题。

摩擦力的大小计算

滑动摩擦力的大小计算

必须要用公式f=μN来计算。(1)在对物体进行受力分析的时候,必须先分析弹力,再来分析滑动摩擦力的大小。一般受力分析是采取坐标系分解的方法。(2)有滑动摩擦力的大小才能用公式f=μN,其中的N表示正压力,不一定等于物体重力mg;

静摩擦力的大小计算

(1)必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦力的计算公式(f=μN)来计算。从实际的测量数据来看,其最大值略大于滑动摩擦力。在一般的计算中,往往会告知条件:最大静摩擦力等于滑动摩擦力(fmax=μN)。(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定(”被动性质的力”),其可能的取值范围是:0<f≤fm。

静摩擦力的方向判定

定义法是最基本的判断摩擦力方向的方法。两个相互接触的物体,当它们做相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动的趋势的力,这种力叫做摩擦力。从摩擦力的定义来看,摩擦力的方向就是阻碍相对运动方向或相对运动趋势(方向)。

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本文主要内容梳理

1 摩擦力的定义
2 摩擦力的种类和大小计算
3 摩擦力的方向判定方法

就给大家整理这些内容,希望同学们课下多拿出时间复习巩固,把这部分内容彻底掌握住。

文/王晓丽;高中物理教师,高中物理网兼职编辑。

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