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文档简介
1、“四步法”判断摩擦力方向一、摩擦力方向的说明对摩擦力方向,众多教材中作如下说明:1、滑动摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反。2、静摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。二、对“相对”二字的理解这里的“相对”显然是“依靠一定条件而存在,随着一定条件而变化的(跟绝对相对)”之意,那么“一定的条件”是什么呢?联想研究物体的运动时的处理方式:我们总是事先选定另一物体作为参照物。即事先选择另一物体假定不动,再考查被研究物体的运动情况。由此不难看出“一定的条件”是指选谁为参照物,那么应该选谁为参照物呢?一切事实证明,应该选摩擦力的施力物体为参照物。三、“四步法
2、”的内容根据以上分析,我们可以归纳判定摩擦力方向的“四步法”如下:1、找出摩擦力的施力物体。2、选择此施力物体为参照物。3、判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。4、用“相反”确定摩擦力的方向。四、实例解析1、摩擦力方向与物体的运动方向相反,阻碍物体的运动。例1、某人用水平推力F拉着木箱在水平地面上前进,问木箱所受摩擦力方向。若木箱未被拉动呢?解析:木箱所受摩擦力的施力物体为地面,以地面为参照物,受力物体木箱向前运动,可判定所受滑动摩擦力方向向后,阻碍物体的运动。若木箱未被拉动,参照物仍为地面,木箱在拉力作用下有向前运动的趋势,可判定木箱所受静摩擦力方向亦向后,阻碍木箱的运动。2、摩擦
3、力方向与物体运动方向相同,是动力。 图一例2,如图一,传送带顺时针运行,在其上放一初速度为零的工件A,问在A未达到与传送带速度相等前,工件A所受摩擦力的方向? 解析:工件A所受摩擦力的施力物体为传送带,选传送带为参照物,在A未达到与传送带速度相等前,相对传送带在向左运动,所以工件A所受滑动摩擦力方向向右,该力使工件A加速运动。例3、分析人走路时,后脚所受摩擦力的方向,假设脚不打滑。解析:摩擦力的施力物体为地面,选地面为参照物,当后脚用力向后蹬地时,脚掌有向后滑的趋势(若地面光滑,则脚将后滑),可知脚掌所受静摩擦力向前,此即为人前进的动力。例4、分析人骑自行车前进时,自行车前后轮所受地面的摩擦力
4、方向,假设车轮不打滑。解析:因为是分析地面对前后轮的摩擦力方向,地面是施力物体,所以选地面为参照物,分析前后轮的相对运动情况。自行车后轮是主动轮,对车轮上与地面接触的A点来说,如图二,有向后运动的趋势,故A点所受静摩擦力方向应向前,此摩擦力为动力,牵引自行车前进。 图二 图三 自行车前轮被车的架体推着前进,对前轮上与地面接触的B点来说,如图三,有向前运动的趋势,故B点所受静摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力之一。也许以上分析的难点在A、B点相对运动趋势的方向的判断,我们可以分别假想前后两轮不受地面摩擦力,如某一车轮处于离地的悬空状态:若后轮离地,后轮仍将转动(动力来自人蹬踏脚板,链条传动),A
5、点瞬时速度向后,即着地时为向后的运动趋势;若前轮离地,前轮将不再转动而仍要随车前进(后轮推动架体前进),B点速度向前,即着地时为向前运动趋势。若人推车前进而非骑车前进,同理可分析得到前后两轮所受摩擦力均向后为阻力的结论。3、摩擦力的方向与物体运动方向不相同,也不相反。例5、如图四,质量为m的工件置于水平放置的钢板C上,二者间的动摩擦因数为,由于光滑导槽A、B的控制,工件只能沿水平导槽运动,现在使钢板以速度v1向右运动,同时用力F拉动工件(F方向与导槽平行),使其以速度v2沿导槽匀速运动,则F的大小为:( )A、等于mg B、大于mg C、小于mg D、不能确定解析:容易求得滑动摩擦力的大小为m
6、g,此题考查的重点是滑动摩擦力的方向。工件所受摩擦力的施力物体是钢板C,选钢板C为参照物,工件既在向V1的反方向运动,又在向V2的方向运动,所以工件的相对运动方向如图五(俯视图)中V的方向,即工件所受滑动摩擦力mg的方向为V的反方向。 图四 图五 图六分析工件在导槽方向的受力,如图六(俯视图),易知F=mgCos。答案选C。例6,如图七,工件A静止在绕中心O匀速转动的水平转盘上,问工件A所受摩擦力的方向。若转盘加速转动,假设A仍相对转盘静止,摩擦力方向又如何?解析:工件A所受摩擦力施力物体是转盘,选转盘为参照物。转盘匀速转动时,工件A在切向与转盘一起匀速运动无相对运动趋势,而在法向却有远离中心O的运动趋势,所以受到指向中心O的静摩擦力。转盘加速转动时,工件A不仅在法向仍有远离中心O的运动趋势,而且在切向由于惯性,有保持原来较小速度运动而具有的,与线速度V方向相反的运动趋势,所以工件所受静摩擦力应指向如图八(俯视图)所示方向,既阻碍法向的运动趋势又阻碍切向的运动趋势。 图七 图八其实该静摩擦力在法向的分量提供工件圆周运动所需的向心力,而切向的分量提供工件A切向的加速度,因此根据工件的运动状态亦可分析出其静摩擦力的方向。五、小结“四步法”作为从正面理解摩擦力方向的基础方法,在判断静摩擦力方向时,有时不如用假设法或根据
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