一、滑动摩擦力的方向
与接触面相切,与弹力方向垂直,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,一个接触面就发生一个摩擦力。
☞相对运动是指两个接触面间的相对运动,是受力物体相对施力物体。
滑动摩擦力方向既可以与运动方向相同或夹角为锐角(正功,动力),也可以与运动方向相反或夹角为钝角(负功,阻力),也可以与运动方向垂直(不用功)。
[what]有滑动摩擦力与运动方向垂直的吗?有,如把一面团竖直上抛,用刀横向一削。
怎么确定滑动摩擦力的方向?
先确定相对运动方向,然后与相对运动方向相反。
例:如图所示,
水平传送带的皮带以恒定的速度v运动,一个质量为m的小物块以一定的水平初速度v垂直皮带边缘滑上皮带,假设皮带足够大,物块与皮带间的动摩擦因数为μ,
(1)分析说明物块在皮带上做什么运动?
(2)物块在皮带上运动的整个过程中,摩擦力对物块做的功及生的热。
(3)物块在皮带上运动的速度最小值。
例:物体M位于斜面上,受到平行于斜面的水平力F的作用处于匀速直线运动状态,如图所示,
如果将外力F撤去,则物体()
A.会沿斜面下滑
B.摩擦力方向一定变化
C.摩擦力变大
D.摩擦力变小
例:如图所示,
质量为m的物体放在水平放置的钢板C上与板的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽A、B的控制物体只能沿水平导槽运动现使钢板以速度v₁向右运动,同时用力F沿导槽的方向拉动物体使物体以速度v₂沿导槽运动,则F的大小为?
例:在广场游玩时,一个小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上,并将小石块放置于水平地面上.已知小石块的质量为m₁,气球(含球内氢气)的质量为m₂,气球体积为V,空气密度为ρ(V和ρ均视作不变量),风沿水平方向吹,风速为v.已知风对气球的作用力f=ku(式中k为一已知系数,u为气球相对空气的速度)开始时,小石块静止在地面上,如图所示,
(1)若风速v在逐渐增大,小孩担心气球会连同小石块一起被吹离地面,试判断是否会出现这一情况,并说明理由
(2)若细绳突然断开,已知气球飞上天空后,在气球所经过的空间中的风速v保持不变量,求气球能达到的最大速度的大小。
【解析】物体在空气中运动时所受空气阻力与滑动摩擦力情况相似,所以可利用上述知识解决空气阻力问题,特别是当有风时.此时应有:空气或风)对物体的作用力与物体相对空气(或风)的运动方向相反,而与空气(或风)相对物体的运动方向相同。
二、滑动摩擦力的大小
f=μFN
μ为动摩擦因数,不是静摩擦因数;FN为压力(弹力)。
滑动摩擦力大小与相对运动速度大小无关(一点小关系,忽略不计),与接触面大小无关(弹力按接触面比例分摊)。
例:如图所示,
有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接,黑毛巾的中部用线拉住.设线均水平,若每条毛巾的质量均为,毛巾之间及毛巾与地面之间的摩擦因数为μ.欲将黑、白毛巾分离开来,则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为5μmg。
☞f=μmg只是巧合而已。
三、滑动摩擦力做功
滑动摩擦力既可以做正功(如水平传送带起始阶段),也可以做负功(如滑块在水平面上滑行做减速运动),也可以不做功(如擦黑板对黑板刷对负功,对黑板不做功)。
滑动摩擦力对一对系统一定做负功(摩擦生热),静摩擦力对一对系统不做功(不会生热)。
四、相互作用关系
相互作用力是一对同性质的力,A对B是滑动摩擦,则B对A也一定是滑动摩擦。
五、动摩擦因数的测量
例:在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,选用的器材有:正方体木块、读数准确的弹簧测力计、粗糙程度均匀的长木块、棉布、毛巾等。
(1)在采用如图甲所示的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力时,发现很难保持弹簧测力计示数的稳定,很难读数。请分析其原因是什么。
(2)为解决上述问题,某同学对实验装置进行了改进,如图乙所示。请说明利用该装置是如何测出木块与长木板之间的摩擦力的。
(3)用如图乙所示的实验装置进行实验时,为什么能解决上述问题?
【解答】(1)很难保持木块做匀速直线运动。
(2)当拉动长木板时,木块处于静止状态,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
(3)因为无论长木板是否做匀速直线运动,木块都处于静止状态,容易读数。
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