摩擦力的方向对绝大多数学生来说是个很难的问题,虽然在判断摩擦力方向有总结(静摩擦力和物体相对运动趋势的方向相反;滑动摩擦力跟物体相对运动的方向相反),但真正要理解相对运动和相对运动趋势时是需要同学们做一些题的,在做题的过程中慢慢深入理解,下面我将以经典题型做列子来说说摩擦力方向的问题。
滑动摩擦力的方向
滑动摩擦力跟物体相对运动的方向相反,怎样理解这句话呢?关键理解相对运动是指什么,相对运动指的是与其接触的物体来说是运动的,只与其接触的物体为参考系是运动的,不是与地面为参考系。
如下图,滑块无初速度的放在顺时针转动的传送带上,在物块在和传送带速度相等之前,物块所受摩擦力的方向向哪?
对于这种问题,因为物块水平向右运动,一些同学很容易认为物块所受摩擦力的方向水平向左,这就是典型的没有理解透相对运动,滑动摩擦力的方向是与相对运动的方向相反,不是与运动的方向相反,相对运动的唯一参考系是与其接触的物体,与物块产生滑动摩擦力接触的物体是传送带,在物块向右加速的过程中,传送带速度要比滑块大,滑块相对传送带向左运动,所以物块相对运动是像左运动,也就是所受的摩擦力方向向右。
所以要判断滑动摩擦力的方向,关键要判断出所研究物体相对运动的方向,滑动摩擦力的方向是与相对运动的方向相反。
静摩擦力的方向
静摩擦力跟物体相对运动趋势的方向相反,和滑动摩擦力一样,关键在于理解体相对运动趋势,一般来说要判断静摩擦力的方向,我们用的最多的就是假设法和二力平衡,举几个列子。
1、如下图,水平推木箱没推动
这种根据二力平衡,容易得出箱子受到的摩擦力方向与推力方向相反。
2、人正常行走时静摩擦力的方向
这是一个同学们很容易判断错误的问题,因为很容易错误的判断人行走时静摩擦力方向与人运动的方向相反,这还是典型的没有理解透相对运动趋势,人在正常行走时静摩擦力发生在脚掌和地面之间,那么脚相对地面的运动趋势是向前还是向后,你可以假设一下,如果地面绝对光滑,正常行走时脚肯定是向后打滑的,所以脚相对地面具有向后的运动趋势,那么脚受到地面的静摩擦力是向前的,其实,人在正常行走时摩擦力提供了向前的动力。
3、物块之间的摩擦力方向问题,如下图所示,B物块在A物块上,水平力F作用在物块A上。
(1)如果A、B保持静止,A、B之间是否存在摩擦力?
答案是没有摩擦力的,可以用假设法来判断,假设如果存在摩擦力,那么物块B水平方向一定受力不等于零,不可能处于平衡状态,与实际情况矛盾,所以不存在摩擦力。
(2)如果A、B一起向右做运动直线运动,A、B之间是否存在摩擦力?
答案也是没有摩擦力,用假设法很容易得出如果存在摩擦力,B就不可能处于平衡状态。
(3)如果A、B一起向右做加速运动,A、B之间是否存在摩擦力?
答案是有摩擦力,B所受摩擦力方向向右。可以用假设法来判断,假设没有摩擦力,那么B就不可能向右做加速运动,如果没有摩擦力B相对A会像左运动,所以B相对A有向左运动的趋势,即B所受的摩擦力方向向右。
除了利用假设法和二力平衡判断,也可以利用牛顿第二定律来判断,这个就比较高级一点了。
还是这个题目,如果A、B一起向右做加速运动,那么B的加速度肯定也水平向右,根据牛顿第二定律,肯定有力提供水平方向上的加速度,对B受力分析,很容易得出只能是A对B的摩擦力来提供,所以B受到的摩擦力方向水平向右。
高中物理知识点总结
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