【摘 要】静摩擦力一直是教学中的一个难点,特别是静摩擦力方向判定、大小计算以及做功问题,常常是学生在应用时最容易出现的问题。 【关键词】静摩擦力;最大静摩擦力;静摩擦力的方向;做功
一、静摩擦力的概念
静摩擦力在日常生活中比较常见,我们在学习期间只有将静摩擦力的概念理解透了才能恰当的分析,运用。当物体在另一物体的表面运动或有相对运动的趋势时,在两物体的接触面之间会产生阻碍它们相对运动或相对运动的趋势的作用力,这个力叫摩擦力。若两相互接触且相互挤压,而又相对静止的物体,在外力作用下如只具有相对滑动趋势,而又未发生相对滑动,则在它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力,则称为“静摩擦力”。
二、静摩擦力的产生条件
(1)两物体之间接触且相互挤压;(2)接触面粗糙;(3)有相对运动的趋势。三个条件都得满足,缺一不可。静摩擦力的作用效果是阻碍物体的相对运动,使物体之间保持相对静止。
三、静摩擦力的方向
静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。相对运动趋势可以这样理解:相对运动是指物体相对于另一个物体的位置发生了变化,相对运动趋势就是物体的位置本来要变化的,但是由于有了静摩擦力的阻碍,物体不再运动,其摩擦力的方向是与物体将要运动的方向相反。
四、静摩擦力的大小
静摩擦力存在最大值,称为最大静摩擦力,可用fmax表示,它等于使物体刚要运动所需要的最小外力。当外力逐渐增大但两物体仍保持相对静止时,静摩擦力随着外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。当外力的大小大于这个最大值时,两物体将由相对静止进入相对滑动。静摩擦力的这个最大值称为“最大静摩擦力”。假设最大静摩擦力为fmax:则静摩擦力F大小在0-fmax之间,即0<f≤fmax。最大静摩擦力fmax与接触面正压力N成正比,最大静摩擦力fmax随正压力N的增长而增长,随着正压力的减小而减小。可利用公式fmax=μN来计算。由此得出静摩擦力的大小不是一个定值,静摩擦力随实际情况而变,大小在零和最大静摩擦力之间。其数值由物体此时受的外力所决定。
五、静摩擦力做功
(1)静摩擦力对物体做负功
如图1所示,有一与水平成α的小木块A,上面放置一个小木块B,相对A静止,现在有力F水平向右匀速推A,则此过程中静摩擦力对B做功如何?分析,在A匀速向右运动时,B相对地面的位移沿斜面向下,B的静摩擦力沿斜面向上,静摩擦力与位移方向相反,则此时静摩擦力对B做负功。
(2)静摩擦力对物体做正功
如图2中将拉力变为水平向左,则B受到的静摩擦力与在此时所发生的位移相同,则此时静摩擦力做正功。(3)静摩擦力对物体不做功。静摩擦力不做功可分为两种情况,第一:物体受静摩擦力作用,若物体相对地面不发生位移,静摩擦力此时不做功。第二:物体在静摩擦力作用下发生位移,此时位移与静摩擦力方向垂直,静摩擦力不做功。
六、静摩擦力的应用
日常生活中静摩擦力的应用是很常见的。例如,拿在手中的笔不会滑落,人走路,拔河比赛,骑自行车等都是静摩擦力作用的结果。静摩擦力在生产技术中的应用也很多。例如,皮带运输机是靠货物和传送皮带之间的静摩擦力把货物送往别处。
参考文献
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