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摩擦力的方向怎么判断(拉开档次的物理难点—摩擦力方向判断)

时间:2024-11-16 11:30:02

“摩擦力”是整个初中物理教学中的重难点,其方向的判断更能考验学生的思维辨析能力,但由于学生对摩擦力定义不能充分理解和头脑中对相应物理情景的匮乏,导致对摩擦力方向的判断常常出现错误。为了最终解决摩擦力的方向判断这个重难点,我们将提供两种行之有效的方法来破解摩擦力方向判断这个问题

第一种方法:利用定义法判断摩擦力的方向

摩擦力的方向总是与相对运动或相对运动趋势的方向相反,利用这个概念,我们就可以判断摩擦力的方向不过很多同学对“相对运动”和“相对运动趋势“这两个概念很困惑,不理解到底什么是相对运动和相对运动趋势呢?实际上,“相对运动”和“相对运动趋势”就是选择接触面作为参照物,观察研究对象相对于接触面向哪个方向运动或有相对运动趋势,那么研究对象受到摩擦力的方向就是这个方向的反方向,根据物体的运动状态,我们分两种情况讨论:

1 .研究对象与接触面有相对运动

在一个表面粗糙的物体A上放置物体B,物体B由水平绳子与弹簧测力计相连(不计绳与弹簧测力计的重力),弹簧测力计一端固定在墙面,现用一水平拉力F使物体A沿水平地面匀速直线运动,当物体B静止时,物体A对物体B的摩擦力方向如何判断?


如图所示, 将物体A向右匀速拉出的过程中,B保持静止状态,因为长木板向右滑动,故以物体A为参照物,木块B相对物块A向左运动,故根据定义法可以判断物块A对物体B的滑动摩擦力与物体相对运动的方向相反,所以物体A受到水平向右的摩擦力。

2.研究对象与接触面相对静止

例子1: 如图所示,物体在斜面上处于静止状态,则物体所受的摩擦力方向如何?


斜面上的物体静止不动,但有相对斜面下滑的趋势,因此受到的静摩擦力方向沿斜面向上.

例子2: 如图所示,手握住一瓶水静止不动时,则手所受到的摩擦力方向如何?

水瓶处于静止状态,但有相对于手有下滑的趋势,因此,受到的静摩擦力方向是竖直向上的。

方法二:受力分析法判断摩擦力的方向

除了用定义法可以判断摩擦力的方向,我们初中阶段还经常用到受力分析法,初中阶段研究的运动多为平衡状态,即匀速直线运动状态或者静止状态,这样我们就可以利用受力分析的方法来判断摩擦力的方向.

例子1:如图所示,用一个水平向右的拉力拉水平桌面上的物体,但没有拉动,判断物体所受摩擦力的方向.

物体处于静止状态,即在水平方向受到的拉力和摩擦力二力平衡,根据二力平衡的条件可知此时物体受到的摩擦力方向与拉力F相反.故摩擦力的方向水平向左。

例子2:在一个表面粗糙的物体A上放置物体B,物体B由水平绳子与弹簧测力计相连(不计绳与弹簧测力计的重力),弹簧测力计一端固定在墙面,现用一水平拉力F使物体A沿水平地面匀速直线运动,当物体B静止时,物体A对物体B的摩擦力方向如何判断?

根据受力分析法分析,物体B静止不动,处于平衡状态,在水平方向受力平衡,即物体B受到物体A的摩擦力与水平绳向左的拉力平衡,所以物体B受到水平向右的摩擦力.

例子3: 如图所示水平桌面上叠放着A、B两物体,小明向右拉动物体B,让A、B一起做匀速直线运动.则A、B之间和B与桌面间的摩擦力如何?

A、B两物体一起做匀速直线运动,它们之间不存在相对运动,即A、B两个物体相对静止,而且没有相对运动的趋势,由定义法可知它们之间不存在摩擦力.

B物体相对于桌面向右做匀速直线运动,处于平衡状态,在水平方向受到的拉力F与摩擦力是一对平衡力,因此B物体所受桌面施加的摩擦力方向与B物体相对桌面的运动方向相反,即桌面对B的摩擦力向左,而B物体对桌面的摩擦力与桌面对B物体的摩擦力是一对相互作用力,故B物体对桌面的摩擦力向右.