判断摩擦力的存在及方向
01
判断摩擦力是否存在
(1)由摩擦力产生的条件进行判断
以下3个条件都满足,则产生摩擦力:
①接触面粗糙
②相互接触且挤压
③有相对运动(或相对运动趋势)
(2)假设法
先假设不受摩擦力,看物体的运动情况是否符合描述,符合描述则不受摩擦力,反之则受摩擦力.
如下图,木块静止在斜面上,先假设没有摩擦力,木块在重力G和支持力F支的合力(不为零)作用下不能保持静止,会沿斜面向下运动,所以假设不成立,则木块受到静摩擦力,方向沿斜面向上(如红色虚箭头所示).
02
判断摩擦力的方向
(1)概念判断法
摩擦力的方向与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,所以可以先判断相对运动(或相对运动趋势)的方向,从而确定摩擦力的方向.具体步骤:
①判断是否发生了相对运动,没有就是静摩擦,有就是动摩擦.
②若是静摩擦,确定研究对象后,判断它“想而不能”的运动方向,这个方向的反方向就是静摩擦力的方向.
③若是动摩擦,确定研究对象后,判断它相对于另一个和它接触的物体的运动方向,这个方向的反方向就是动摩擦力的方向.
(2)二力平衡法
根据二力平衡的条件进行判定,步骤:
①确定研究对象;
②依据运动状态判断其是否处于平衡状态(静止或匀速直线运动);
③画出受力分析图,判断摩擦力方向.
如下图,物块竖直方向受重力和摩擦力,二力平衡,则摩擦力方向与重力方向相反,竖直向上.
【示范例题】
例题1.(单选题)用手握住一个啤酒瓶,啤酒瓶开口向上静止在手中,以下各种说法中正确的是( )
A.啤酒瓶静止在手中,是由于受到的摩擦力与重力平衡
B.啤酒瓶可能不受摩擦力的作用
C.啤酒瓶是否受到摩擦力,要看手握啤酒瓶的力有多大
D.啤酒瓶一定不受摩擦力的作用
【答案】A
【解析】可以用假设法,在竖直方向,啤酒瓶受到重力,如果没有摩擦力,则啤酒瓶会在重力作用下向下运动,不会保持静止,所以假设不成立,啤酒瓶受到静摩擦力.
例题2.(单选题)自行车用力蹬而前进时,后轮受到摩擦力的方向是( )
A.向后
B.向前
C.没有摩擦力
D.有时向前有时向后
【答案】B
【解析】运用概念判断法:
(1)后轮和地面没有发生相对运动,属于静摩擦.
(2)后轮相对于地面“想向后而不能”,摩擦力的方向与“后”相反,所以摩擦力向前.
02
判断摩擦力的大小
难点
三种摩擦力大小的判断
(1)首先根据运动情况判断是滑动摩擦、滚动摩擦,还是静摩擦.
(2)①如果为滑动摩擦,根据压力大小、接触面的粗糙程度来判断摩擦力的大小,压力越大,接触面越粗糙,摩擦力越大(只要压力和接触面的粗糙程度不变,无论物体相对运动速度如何变化,滑动摩擦力的大小都不变);
②如果为相同情况下的滚动摩擦,其摩擦力大小比滑动摩擦力要小;
③如果为静摩擦,则根据二力平衡,通过受力分析,求静摩擦力的大小(静摩擦力的大小跟与之反向的力的大小相同).
【示范例题】
例题1.(多选题)如下图,物体所受的推力F随时间的变化关系如图甲所示,物体的运动情况如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.前6 s内物体所受的摩擦力的大小不变
B.前2 s内物体所受的摩擦力等于4 N
C.第2~4 s内物体所受的摩擦力等于12 N
D.第2~4 s内物体所受的摩擦力等于8 N
【答案】BD
【解析】(1)首先分析物体的运动情况:前2 s内物体静止,受到静摩擦力;2~6 s内物体运动,受到滑动摩擦力,且其大小不变.
(2)①前2 s内的受力分析如下,二力平衡,则f1=F1=4 N.
②第2~4 s内的受力分析如下,根据力与运动的关系可知f2<F2=12 N.
③第4~6 s内的受力分析如下,由二力平衡得f3=F3=8 N.且f2=f3=8 N.
例题2.(多选题)用手握住一个啤酒瓶,啤酒瓶开口向上静止在手中,以下各种说法中正确的是( )
A.啤酒瓶静止在手中,受到一对平衡力的作用
B.手握啤酒瓶的力增大时,瓶子受到的静摩擦力也增大
C.手握啤酒瓶的力增大时,瓶子所受的静摩擦力不变
D.若啤酒瓶原来为空瓶,向瓶内注水的过程中,啤酒瓶仍静止,则它受到的摩擦力增大
【答案】CD
【解析】(1)啤酒瓶静止,受到静摩擦力;
(2)其受力分析如下图,摩擦力和重力为一对平衡力,左右压力为一对平衡力.只有当重力的大小改变时,摩擦力的大小才会改变.
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