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摩擦力

王尚老师微信

我们在本文中与大家一起探究摩擦力的相关概念,包括摩擦力的性质,摩擦力的产生,滑动摩擦力,静摩擦力,摩擦力方向判定,摩擦力类型判定,摩擦力做功与摩擦生热等问题。先来看王尚老师的视频,在视频下方有详细的考点解析。

王尚老师录制了若干段摩擦力的视频,分享如下两个,获取更多视频请关注微信teacherws。手机端用户建议在电脑上登陆gaozhongwuli.com查看,全屏后调高分辨率。

视频1:摩擦力

视频2:摩擦力

摩擦力的概念

高中物理课本必修一的第57页有摩擦力的如下定义:

两个相互接触的物体,当他们之间有相对运动或相对运动趋势的时候,就会在其接触面上产生阻碍其相对滑动的力,这种力叫做摩擦力。

摩擦力

广义地物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。摩擦力是我们身边非常重要的一个力。

没有摩擦力的世界是“惨不忍睹”的:一走路就摔跟头,话鞋带无法系紧,螺丝钉和钉子无法固定物体……当然,我们也不能认为摩擦力都是有益的,比如工业上机械部件中轴承的摩擦和汽车气缸内的摩擦等,都是有害的。

摩擦力的产生条件

摩擦力的产生条件为:两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可,两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件而非充要条件。

也就是说:没有弹力就不可能有摩擦力,但有弹力不一定就一定有摩擦力。

以上虽是课本上非常重要的摩擦力概念的理解,但却不是高考物理重点内容。

高考的重点和难点在于探讨摩擦力的分类和方向的判定。从分类来看,摩擦力可以分为滑动摩擦力和静摩擦力两种。王尚老师辅导书物理自诊断每道题都有视频讲解,哪道题不会扫题旁二维码即可看视频,学习更高效,考试分数更高。欢迎微信teacherws咨询。

滑动摩擦力

摩擦力的分类中,如果发生相对滑动,则为滑动摩擦力;反之,则为静摩擦。下面我们先来分析滑动摩擦力的大小。

滑动摩擦力的大小必须要用公式f=μN来计算。 

(1)在接触力中,必须先分析两个物体间弹力N,再分析摩擦力的大小。

(2)有滑动摩擦力的时候才能用公式f=μN,其中的N表示物体间的压力大小,不一定等于物体重力G。只有在水平面上N才有可能与重力mg一致;这是高一物理月考的常考点王尚请同学们牢记。

摩擦力

静摩擦力

两者之间只有运动趋势,而没有相对运动情况的摩擦力称之为静摩擦力。

(1)必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律f=μN计算。严格来说,其最大值略大于滑动摩擦力。但在大多数的试题中往往给出这样的条件:静摩擦力的最大值等于滑动摩擦力,即fm=μN。

(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定(“被动性质的力”),其可能的取值范围是:0<f≤fm。

判断摩擦力是静摩擦还是滑动摩擦的讨论

很多时候,对于一道涉及摩擦力的综合力学题来说,我们无法根据题意立刻判断出是静摩擦还是滑动摩擦。

这个时候,解题的第一步就是判定摩擦力的性质。这一步走不好或走错了,后面就无法进行。

大家可以参考2005年广东高考物理第18题。我一般的思路是这样的,请注意,这是物理网王尚老师个人的解析习惯,并不一定是最佳的解题思路。

摩擦力示意图

首先假设是静摩擦,两者是整体,求整体的加速度。在用单独一个物体(往往是分析仅受摩擦力的物体)的最大静摩擦力(这个时候往往题目告知是滑动摩擦力),是否能够提供此加速度。

1,如果可以,假设成立,两者之间是静摩擦力。

2,如果假设不成立,则必然是滑动摩擦力。

这是高一上学期讲得知识,希望大家不要认为我上面的分析是废话。笔者非常负责人地告诉你,很多时候高三的孩子在这里复习的时候都有问题。王尚老师辅导书物理自诊断每道题都有视频讲解,哪道题不会扫题旁二维码即可看视频,学习更高效,考试分数更高。欢迎微信teacherws咨询。

就像本文的标题那样,在力学难题中分析就不是那么简单了。可能,这个题目中摩擦力(动还是静是未知的)可能仅仅是4、5个力(甚至更多)中的一个。这个时候的判断就非常复杂,需要通过上面的过程严格一步一步来冷静思考。

平衡摩擦力的实验

这个问题其实不好通过几句话说明白,还是要结合一些典型例题来理解。在我的辅导书《物理自诊断》中有好几道典型的牛顿运动定律与摩擦力综合的例题,这些题还配有我的视频解析,讲解的非常清楚,建议同学们购买一本。点击了解这本书

摩擦力方向的判定

wuli.in摩擦力的方向判定有两个方法,一个是书本上面的定义。即:摩擦力的方向总是阻碍运动方向或运动趋势(方向)。

另外一个就是假设法。

假设界面是绝对光滑,那么会出现什么样的情况,而这种情况与常规事实(或题意)不符;借此(摩擦力为“事实”提供动力)来判定摩擦力的方向。

这种假设法对静摩擦和滑动摩擦都成立。

纵观整个高一物理教学,力学摩擦力是一个难点。从高考物理命题时间来看,摩擦力与电场、电磁感应结合的问题。

特别是物理试卷中的解答题涉及到由静摩擦转化为滑动摩擦力的临界问题,摩擦力做功与摩擦生热等问题的分析,是一个难点,同时也是很多同学的扣分点,摩擦力的学习大家一点要引起足够的重视。

摩擦力

摩擦力做功的特点

(高一物理wuli.in下学期机械能学完后可看该部分)摩擦力做功是比较复杂的,同学们可以看王尚老师书物理自诊断中的视频,有专门的视频讲解。王尚老师总结了一些重要的结论,同学们可以自己推导下。

(一)静摩擦力做功的特点

1.静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

2.在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能。

3.相互作用的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零。 

(二)滑动摩擦力做功的特点

1.滑动摩擦力可以不做功

若相对运动的两物体之一对地面静止,则滑动摩擦力对该物体不做功。

2.滑动摩擦力可以做正功

如货车车厢内放一木箱,货车突然加速,木箱相对货车向后滑动,但相对地面向前运动,则货车对木箱的滑动摩擦力做正功。

3.滑动摩擦力可以做负功

上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。

4. 相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总不为零,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即等于系统损失的机械能。

5.一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。

学生静摩擦力问题提问与王尚老师回复

下方内容,来自某高一学生的物理问题提问与王老师的答疑回复。

王尚老师对摩擦力问题的答疑

学生问题:王尚老师您好,在一些综合题中,我不知道如何确定到底是静摩擦力还是滑动摩擦力,这种情况该怎么办?

王尚老师答疑:请问您一下,我的辅导书《物理自诊断》中的题做了吗,配套的视频看了吗?

学生回复:王老师您好,我题都做了,没做对的看了答案就懂了,您的视频我没有看。主要还是没有时间,学校布置的作业太多了。

王尚老师答疑:您好,我希望您看视频,因为里面有我解题思路的引导,这是这本书的精华所在。习题题都做了,甚至是做对了,也未必代表深刻理解了,更不能说明这部分内容就绝对没有问题了。通过看视频,再温习一遍自己的解题思路岂不是更好?这难道不是好的学习过程吗?课后的物理学习,并不是就是做题,您说呢?

学生回复:王老师您说的很正确。我有空多看视频,确实您的视频讲解非常好。

王尚老师答疑:我希望您有空能多看看视频,如果不是精选题,不会入围这本书,我也不会为之录制视频。要知道,平均下来一段儿十分钟的视频,我需要录制两个半小时啊。我为什么费这么大的力气录制视频,是因为这道题有东西要讲,我认为有些想法我有必要和学生们一起探讨下。

学生回复:没想到您录制视频这么辛苦。

王尚老师答疑:谈不上辛苦,其实物理教学视频的时间和投入时间比,与拍电影和拍电视剧差远了。下面我来回复你的问题:很多的力学综合题中受力分析是第一步,力都没有搞懂,后面肯定是混沌的,特别是摩擦力性质判定是个重要考点。这类问题主要是围绕判定摩擦力到底是什么类型的摩擦展开的。我建议,你这样来分析: 首先假设摩擦力为静摩擦力,把两者看做整体,根据牛顿动力学求解加速度,再单独分析一个物体,看此物体所受摩擦力是不是比最大静摩擦力小些,如果是,假设就成立,两者间为静摩擦力;如果比最大静摩擦力还要大,那么就是滑动摩擦力。 请你看《物理自诊断》这些题已经所有题的视频讲解,进一步吃透这个考点:

《物理自诊断》专题4的例1,例7,例8,《物理自诊断》专题5的例1,例4,例5,例10,《物理自诊断》专题11的例1,例3,例5,例7。

把这些题都做一遍,汇总到一起,看一遍视频都搞懂解题思路,高考物理的摩擦力基础部分就绝对过关了。当然了,后面下学期我们还要去研究能量,要研究摩擦生热(也是高考物理试卷的命题热点)。不过要知道,受力分析的摩擦力性质判定与牛顿动力学的摩擦力分析的熟练掌握,是研究摩擦生热与做功的前提与基础。王尚新书《物理自诊断》每道题都有视频讲解,哪道题不会扫题旁二维码即可看视频,学习更高效,考试分数更高。欢迎微信(teacherws)咨询。

参考文献

受力分析步骤http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/31.html

功能关系http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43174.html

摩擦生热http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437761.html

动能定理http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43171.html

能量守恒定律http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43173.html

文章作者

作者:王尚;齐思源;校正:苏阳;崔强。

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