论文部分内容阅读
摘要：高中物理力学是高考考察的重中之重，力学的知识点主要包括：重力、摩擦力、力的合成与分解，其中由于摩擦力问题的解决离不开利用牛顿第二定律、重力及力的合成与分解，具有应用范围广、题目类型多样化的特点。因此，本文先概述摩擦力问题的分析思路，再衔接高考物理真题，来探究摩擦力问题的解题技巧。
关键词：高中物理；摩擦力；解题技巧
一、摩擦力问题的分析思路
1、判断是否存在摩擦力。解答摩擦力问题的首要思路就是判断摩擦力是否存在，而产生摩擦力的条件：①存在接触面；②物体的接触面之间不光滑；③物体在接触面之间存在相对运动或者存在相对运动的趋势，这三个条件缺一不可。
2、区分摩擦力种类及判断方向。一般来说摩擦力通常分为三种，即滚动摩擦力、滑动摩擦力及静摩擦力。滚动摩擦力的作用方式是属于静摩擦力的形式，属于静摩擦力特殊的个例。滑动摩擦力与静摩擦力最根本的区别也就是物体是否“动”起来，当物体接触面之间存在相对运动就是滑动摩擦力；而接触面之间如果存在相对运动趋势就是静摩擦力。两者力的方向都是与相对运动、相对运动趋势相反的[1]。
3、摩擦力的计算。滑动摩擦力的大小可直接由公式F=μ×FN计算得出。求静摩擦力的大小应分清物体的状态，当物体是平衡状态下，静摩擦力等于物体所受到的合力；若处于不平衡状态下，则通过牛顿第二定律求解[2-3]。
二、摩擦力问题的解题技巧
1、定性分析。如图，水平面上的复印机纸盒里放一叠复印纸共计10张，每一张纸的质量均为m.用一摩擦轮以竖直向下的力F压第1张纸，并以一定角速度逆时针转动摩擦轮，确保摩擦轮与第1张纸之间、第1张纸与第2张纸之间均有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，摩擦轮与第1张纸之间的动摩擦因数为μ1，纸张间的动摩擦因数均为μ2，且有μ1>μ2.则下列说法正确的是（ ）
A.第2张纸到第9张纸之间可能发生相对滑动
B.第2张纸到第9张纸之间不可能发生相对滑动
C.第1张纸受到摩擦轮的摩擦力方向向左
D.第9张纸受到的合力为零
解析：该题目旨在考察摩擦力的判断及物体间所能承受的最大静摩擦力。首先判断纸张间的摩擦力种类，第一张纸直接受到摩擦轮的压力且存在运动趋势，也就是受到静摩擦力。于是对第二张和之后的几张纸的分析是解题的关键。可以假设纸张的重量为m，所以第二张纸对第三张纸的重力为两张纸的重量2m，最大静摩擦力=滑动摩擦力=2μmg，而受到第一张纸的滑动摩擦力为μmg，可见小于第二张纸受到的静摩擦力，所以第二张纸不发生滑动，同理可知3到9张纸都不会发生相对滑动，故可直接排除A选项得出B正确选项。而由此可知2到9都为静摩擦力，合力为0，D也为正确选项。而选项C，看图可知第一张纸是相对摩擦轮存在向左的运动趋势，因此是向右的静摩擦力，排除C选项。故选BD。
2、定量分析。如图，一半径为R2，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道[4]。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4 mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中客服摩擦力所做的功。则
A.W=1/2mgR，质点恰好可以到达Q
B.W>1/2mgR，质点不能到达Q
C.W=1/2mgR，质点到达Q后，继续上升一段距离
D.W<1/2mgR，质点到达Q后，继续上升一段距离
解析：本题应从定量分析的角度，分析计算摩擦力做功的大小，结合动能定理就能得出正确的答案。求摩擦力在整个P点到N点所做的功，就必须先分别求出两点的动能大小。根据动能定理可知P点的动能为mgR，而由于N点还受到向心力的作用且向心力大小为4 mg-mg=3 mg=mv 2/R，所以N点动能为3 mgR/2，所以相减就可以知道其中损失的功，也就是摩擦力功= 1/2 mgR。因此可以先确定W=1/2 mgR，所以排除选项BD[5]。接下来再确定达到Q点之后是否会继续上升就能得出答案。但越到重要关头，就越要保持谨慎分析的态度。由于当质点在圆周中运动时，下降时所受重力加速度，因此摩擦力就会比右半幅的摩擦力大。可设W>W’，此时Q点动能为3/2 mgR-mgR-W’>0，所以Q点仍然具有动能，会继续向上运动一段距离，排除最后A选项，故选C。
三、结语
解决摩擦力问题要理清问题，认真分析整理思路，反复揣摩出题干已知条件，最后归纳出自己分析题目的正确规律。摩擦力问题虽然灵活多变，但万变不离其宗。作为高中生，要牢记知识点，提升自我的知识储备，在做题的过程中要不断总结规律，培养自身的综合分析能力，不断提高自身的综合素质，为成为一名大学生做好准备。
参考文献
[1] 许志刚.浅谈摩擦力突变问题[J].学问：现代教学研究，2009（1）：48-49.
[2] 金飞.浅谈摩擦力做功问题[J].试题与研究：教学论坛，2012（30）：61.
[3] 张鹏飞.浅谈摩擦力做功问题[J].中学生数理化：学研版，2012（9）：2.
[4] 陈远清.浅谈摩擦力做功問题[J].高中数理化，2006（3）：23-24.
[5] 李桂春.浅谈静摩擦力的自动“调节”问题[J].数理化解题研究：高中版，2002（10）：33.
关键词：高中物理；摩擦力；解题技巧
一、摩擦力问题的分析思路
1、判断是否存在摩擦力。解答摩擦力问题的首要思路就是判断摩擦力是否存在，而产生摩擦力的条件：①存在接触面；②物体的接触面之间不光滑；③物体在接触面之间存在相对运动或者存在相对运动的趋势，这三个条件缺一不可。
2、区分摩擦力种类及判断方向。一般来说摩擦力通常分为三种，即滚动摩擦力、滑动摩擦力及静摩擦力。滚动摩擦力的作用方式是属于静摩擦力的形式，属于静摩擦力特殊的个例。滑动摩擦力与静摩擦力最根本的区别也就是物体是否“动”起来，当物体接触面之间存在相对运动就是滑动摩擦力；而接触面之间如果存在相对运动趋势就是静摩擦力。两者力的方向都是与相对运动、相对运动趋势相反的[1]。
3、摩擦力的计算。滑动摩擦力的大小可直接由公式F=μ×FN计算得出。求静摩擦力的大小应分清物体的状态，当物体是平衡状态下，静摩擦力等于物体所受到的合力；若处于不平衡状态下，则通过牛顿第二定律求解[2-3]。
二、摩擦力问题的解题技巧
1、定性分析。如图，水平面上的复印机纸盒里放一叠复印纸共计10张，每一张纸的质量均为m.用一摩擦轮以竖直向下的力F压第1张纸，并以一定角速度逆时针转动摩擦轮，确保摩擦轮与第1张纸之间、第1张纸与第2张纸之间均有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，摩擦轮与第1张纸之间的动摩擦因数为μ1，纸张间的动摩擦因数均为μ2，且有μ1>μ2.则下列说法正确的是（ ）
A.第2张纸到第9张纸之间可能发生相对滑动
B.第2张纸到第9张纸之间不可能发生相对滑动
C.第1张纸受到摩擦轮的摩擦力方向向左
D.第9张纸受到的合力为零
解析：该题目旨在考察摩擦力的判断及物体间所能承受的最大静摩擦力。首先判断纸张间的摩擦力种类，第一张纸直接受到摩擦轮的压力且存在运动趋势，也就是受到静摩擦力。于是对第二张和之后的几张纸的分析是解题的关键。可以假设纸张的重量为m，所以第二张纸对第三张纸的重力为两张纸的重量2m，最大静摩擦力=滑动摩擦力=2μmg，而受到第一张纸的滑动摩擦力为μmg，可见小于第二张纸受到的静摩擦力，所以第二张纸不发生滑动，同理可知3到9张纸都不会发生相对滑动，故可直接排除A选项得出B正确选项。而由此可知2到9都为静摩擦力，合力为0，D也为正确选项。而选项C，看图可知第一张纸是相对摩擦轮存在向左的运动趋势，因此是向右的静摩擦力，排除C选项。故选BD。
2、定量分析。如图，一半径为R2，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道[4]。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4 mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中客服摩擦力所做的功。则
A.W=1/2mgR，质点恰好可以到达Q
B.W>1/2mgR，质点不能到达Q
C.W=1/2mgR，质点到达Q后，继续上升一段距离
D.W<1/2mgR，质点到达Q后，继续上升一段距离
解析：本题应从定量分析的角度，分析计算摩擦力做功的大小，结合动能定理就能得出正确的答案。求摩擦力在整个P点到N点所做的功，就必须先分别求出两点的动能大小。根据动能定理可知P点的动能为mgR，而由于N点还受到向心力的作用且向心力大小为4 mg-mg=3 mg=mv 2/R，所以N点动能为3 mgR/2，所以相减就可以知道其中损失的功，也就是摩擦力功= 1/2 mgR。因此可以先确定W=1/2 mgR，所以排除选项BD[5]。接下来再确定达到Q点之后是否会继续上升就能得出答案。但越到重要关头，就越要保持谨慎分析的态度。由于当质点在圆周中运动时，下降时所受重力加速度，因此摩擦力就会比右半幅的摩擦力大。可设W>W’，此时Q点动能为3/2 mgR-mgR-W’>0，所以Q点仍然具有动能，会继续向上运动一段距离，排除最后A选项，故选C。
三、结语
解决摩擦力问题要理清问题，认真分析整理思路，反复揣摩出题干已知条件，最后归纳出自己分析题目的正确规律。摩擦力问题虽然灵活多变，但万变不离其宗。作为高中生，要牢记知识点，提升自我的知识储备，在做题的过程中要不断总结规律，培养自身的综合分析能力，不断提高自身的综合素质，为成为一名大学生做好准备。
参考文献
[1] 许志刚.浅谈摩擦力突变问题[J].学问：现代教学研究，2009（1）：48-49.
[2] 金飞.浅谈摩擦力做功问题[J].试题与研究：教学论坛，2012（30）：61.
[3] 张鹏飞.浅谈摩擦力做功问题[J].中学生数理化：学研版，2012（9）：2.
[4] 陈远清.浅谈摩擦力做功問题[J].高中数理化，2006（3）：23-24.
[5] 李桂春.浅谈静摩擦力的自动“调节”问题[J].数理化解题研究：高中版，2002（10）：33.