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关于静摩擦力的概念,在教学中学生感到难以理解,尤其在物体的受力分析中,由于静摩擦力不像其它力那样明显和直观,而往往被学生忽略。现根据自己多年的教学实践,谈谈对静摩擦力的几点认识:
一、静摩擦力存在的条件
若两物体间存在静摩擦力,则这两个物休一定是:①相互接触;②相互挤压;③有相对运动趋势;④接触面“不光滑”。这四个条件必须同时存在、缺一不可。
二、静摩擦力的方向
确定静摩擦力的方向可以从以下两个方面考虑:
1、由于确定静摩擦力总是要阻碍物体间发生相对运动,因而静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。可见要判定静摩擦力的方向,关键是判断两个物体间相对运动趋势的方向。这是问题的困难所在。什么是物体相对运动的趋势,其方向又如何确定呢?我们知道,运动都是相对的,对相互接触的物体A和B,说A对B有相对运动的趋势,是指以B为参照物时,如果A不受到B对它的静摩擦力,那么,A对B就要发生相对运动,正是因为有静摩擦力的存在,这个相对运动被阻止了。这种“要动”而“没动”的情况叫趋势。可见判定相对运动趋势的方向可以先假设待确定的静摩擦力不存在,判断A相对于B将向什么方向运动,这个运动方向是就是A对B的相对运动趋势的方向。
如图(1)所示,物体A静止于斜面上,假定斜面对A的静摩擦力不存在,则A将沿斜面加速下滑,因而A相对斜面有下滑的运动趋势,从而可以判定斜面对A的静摩擦力的方向沿斜面向上。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/zwjx/zwjx200610/zwjx20061068-1-l.jpg)
如图(2)中所示,物体A、B在光滑的水平桌面上向右做匀加速直线运动,A、B间无相对滑动,若假定A对B的静摩擦力不存在,在地面参考系中B无加速度。由于A向右加速,故B相对于A将向左运动,因此B对A有向左运动的趋势。从而可知,B受到向右的静摩擦力的作用。
2、由物体所处的运动状态确定静摩擦力的方向。上图(1)中,由平衡条件可得A受到的静摩擦力沿斜面向上。图(2)中由于B运动的加速度方向水平向右,由牛顿第二定律可知,B受到的合外力应水平向右,所以A对B必定有向右的静摩擦力。
三、静摩擦力的大小
我们知道,在水平面上,静摩擦力的大小随物体所受拉力的增加而增加,并有一个最大值,静摩擦力的大小介于零和一个最大值之间,具体多大要由物体所受其它力的情况来确定,一般分以下两种情况计算:
1、利用共点力的平衡条件确定静摩擦力的大小。当物体在静摩擦力和其它外力作用下,相对于地面参考系处于静止状态或匀速直线运动状态时,根据平衡条件F合=0可知,静摩擦力的大小等于其它外力在物体运动趋势方向上的合力。
2、利用牛顿第二定律计算静摩擦力的大小。物体在静摩擦力及其它外力作用下,相对地面参考系作变速运动时,可根据牛顿第二定律建立运动学方程,求出静摩擦力。
(作者单位:565311贵州省沿河县官舟中学)
一、静摩擦力存在的条件
若两物体间存在静摩擦力,则这两个物休一定是:①相互接触;②相互挤压;③有相对运动趋势;④接触面“不光滑”。这四个条件必须同时存在、缺一不可。
二、静摩擦力的方向
确定静摩擦力的方向可以从以下两个方面考虑:
1、由于确定静摩擦力总是要阻碍物体间发生相对运动,因而静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。可见要判定静摩擦力的方向,关键是判断两个物体间相对运动趋势的方向。这是问题的困难所在。什么是物体相对运动的趋势,其方向又如何确定呢?我们知道,运动都是相对的,对相互接触的物体A和B,说A对B有相对运动的趋势,是指以B为参照物时,如果A不受到B对它的静摩擦力,那么,A对B就要发生相对运动,正是因为有静摩擦力的存在,这个相对运动被阻止了。这种“要动”而“没动”的情况叫趋势。可见判定相对运动趋势的方向可以先假设待确定的静摩擦力不存在,判断A相对于B将向什么方向运动,这个运动方向是就是A对B的相对运动趋势的方向。
如图(1)所示,物体A静止于斜面上,假定斜面对A的静摩擦力不存在,则A将沿斜面加速下滑,因而A相对斜面有下滑的运动趋势,从而可以判定斜面对A的静摩擦力的方向沿斜面向上。
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/zwjx/zwjx200610/zwjx20061068-1-l.jpg)
如图(2)中所示,物体A、B在光滑的水平桌面上向右做匀加速直线运动,A、B间无相对滑动,若假定A对B的静摩擦力不存在,在地面参考系中B无加速度。由于A向右加速,故B相对于A将向左运动,因此B对A有向左运动的趋势。从而可知,B受到向右的静摩擦力的作用。
2、由物体所处的运动状态确定静摩擦力的方向。上图(1)中,由平衡条件可得A受到的静摩擦力沿斜面向上。图(2)中由于B运动的加速度方向水平向右,由牛顿第二定律可知,B受到的合外力应水平向右,所以A对B必定有向右的静摩擦力。
三、静摩擦力的大小
我们知道,在水平面上,静摩擦力的大小随物体所受拉力的增加而增加,并有一个最大值,静摩擦力的大小介于零和一个最大值之间,具体多大要由物体所受其它力的情况来确定,一般分以下两种情况计算:
1、利用共点力的平衡条件确定静摩擦力的大小。当物体在静摩擦力和其它外力作用下,相对于地面参考系处于静止状态或匀速直线运动状态时,根据平衡条件F合=0可知,静摩擦力的大小等于其它外力在物体运动趋势方向上的合力。
2、利用牛顿第二定律计算静摩擦力的大小。物体在静摩擦力及其它外力作用下,相对地面参考系作变速运动时,可根据牛顿第二定律建立运动学方程,求出静摩擦力。
(作者单位:565311贵州省沿河县官舟中学)