高一物理必修一摩擦力的知識點
基本要求:
1.知道靜摩擦力的產生條件,會判斷靜摩擦力的方向。
2.通過實驗探究靜摩擦力的大小,掌握靜摩擦力的最大值及變化範圍。
3.知道滑動摩擦力的產生條件,會判斷滑動摩擦力的方向。
5.知道動摩擦因數無單位,瞭解動摩擦因數與哪些因素有關。
6.能用二力平衡條件判斷靜摩擦力的大小和方向。
1.摩擦力方向的判斷
(1)滑動摩擦力方向的判斷方法
滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切,並且跟物體的相對運動方向相反。不難看出,判斷滑動摩擦力方向的關鍵是判斷“相對運動的方向”。要做到這一點不是很難,因為物體的運動是比較直觀的,但千萬不要認為“相對運動的方向”是物體相對於地面的運動方向,這是初學者容易犯的一個錯誤。所謂的“相對運動的方向”是指“受力物體”相對於“施力物體”的運動方向。例如,你在運動的汽車上推動箱子時,箱子受到的滑動摩擦力的方向與箱子相對於汽車的運動方向相反。
(2)靜摩擦力方向的判斷方法
靜摩擦力的方向總跟接觸面相切,並且跟物體相對運動趨勢的方向相反。當然這裏的關鍵也是判斷“相對運動趨勢的方向”,而相對運動趨勢的方向又難以判斷,這就使靜摩擦力方向的判定成為一個難點。同學們可以採用下列方法判斷靜摩擦力的方向。
①用假設法判斷靜摩擦力的方向,我們可以假設接觸面是光滑的,判斷物體將向哪滑動,從而確定相對運動趨勢的方向,進而判斷出靜摩擦力的方向。②根據物體的運動狀態判斷靜摩擦力的方向。
2.摩擦力大小的確定
(1)滑動摩擦力的大小
滑動摩擦力的大小遵循關係式F=μFN,式中的FN是兩個物體表面間的壓力,稱為正壓力(垂直於接觸面的力),性質上屬於彈力,它不是物體的重力,許多情況下需結合物體的平衡條件加以確定。
式中的μ為動摩擦因數,它的數值跟相互接觸的兩個物體的材料和接觸面的粗糙程度有關,與兩物體間的正壓力及是否發生相對滑動無關,μ沒有單位。
滑動摩擦力的大小與物體間接觸面積的大小無關,與物體的運動性質無關,與相對運動的速度大小無關,只要出現相對滑動,滑動摩擦力恆為F=μFN。
(2)靜摩擦力的大小靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大,所以靜摩擦力的大小由外部因素決定,一般應根據物體的運動狀態來確定其大小。目前可根據國中二力平衡知識求解靜摩擦力。當人的水平推力增大到某一值時,物體就要滑動,此時靜摩擦力達到最大值,我們把它叫做最大靜摩擦力(Fm)。故靜摩擦力的取值範圍是0。
3.正確理解摩擦力產生的條件及效果
(1)兩物體間產生摩擦力必須同時滿足以下三個條件:
①兩個物體的接觸面粗糙;
②兩物體間存在彈力;
③兩物體有相對運動或相對運動趨勢。
因此,若兩物體間有彈力產生,不一定產生摩擦力,但若兩個物體間有摩擦力產生必有彈力產生。
(2)靜摩擦力中的“靜”指的`是相對靜止,滑動摩擦力中的“滑動”指的也是相對滑動,其中應以摩擦力的施力物體為參考系。靜摩擦力產生在相對靜止(有相對運動趨勢)的兩物體間,但這兩個物體不一定靜止,它們可能一起運動,所以,受靜摩擦力作用的物體不一定靜止。滑動摩擦力產生在相對滑動的兩物體之間,但受到滑動摩擦力作用的物體可能是靜止的。
(3)在兩種摩擦力的定義中都出現了“阻礙”一詞,所以有些同學就認為,摩擦力總是與物體的運動方向相反,總是阻礙物體的運動。其實不然,摩擦力的方向只是與相對施力物體的運動方向相反,阻礙的只是物體相對於施力物體的運動,對於物體的實際運動(通常以地面作為參考系),摩擦力可以是阻力,也可以是動力。例如:人跑步時地面給人的摩擦力就是動力;傳送帶上的物體隨傳送帶一起向上運動時,摩擦力也是動力。
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