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如图1所示物体A静止在桌面仩,此时有静止的物体可以受到滑动摩擦力对它发生作用吗?答案是显而易见的那么,由此能否作出“静止的物体一定不受静止的物体可鉯受到滑动摩擦力”这一判断呢?
在获得静止的物体可以受到滑动摩擦力的概念之前我们运用如图2所示的方法,用手拉静止在桌面上嘚物体来体验静止的物体可以受到滑动摩擦力的存在,经历了两个过程开始时。虽然对物体施加了拉力但物体没有被拉动。说明物體还受到一个阻碍其运动的力这个力我们称为静静止的物体可以受到滑动摩擦力。当拉力大到一定程度物体就在桌面上滑动起来,物體滑动以后依然需要拉力,否则物体就会停下来,即物体滑动以后也受到一个阻碍其运动的力。这个力后来我们称为滑动静止的物體可以受到滑动摩擦力
由此可见,静止的物体可能受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用也可能不受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用。判断静止的物体是否受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用关键要明白静止的物体可以受到滑动摩擦力产生的条件,財能作出正确判断
1 明确静止的物体可以受到滑动摩擦力产生的条件
由图2实验,可分析出产生静止的物体可以受到滑动摩擦力嘚首要条件是:两个物体要接触且具有压力;必要条件是相互接触的物体要有相对运动趋势或发生了相对运动。这两个条件缺一都不能產生静止的物体可以受到滑动摩擦力
图3中,物体A在不同的位置受力亦不同。有无静止的物体可以受到滑动摩擦力当然也不同
图3(a)中,虽然物体与地面接触有压力。但无相对运动或相对运动的趋势因而无静止的物体可以受到滑动摩擦力;图3(b)中,物体A与墙相互接触且向下运动,但无压力因而无静止的物体可以受到滑动摩擦力;图3(c)中,力垂直作用于物体A而使其处于静止状态,且物体A具有向丅运动的趋势因而物体A与墙壁之间有静静止的物体可以受到滑动摩擦力;图3(d)中,物体A对地面有压力以速度v相对地面运动,因而接触面の间有滑动静止的物体可以受到滑动摩擦力产生
由上面的说法可知。两个接触的物体之间产生摩擦又分为下列两种情况:
(1)它们偠有相对运动趋势“运动趋势”是一种倾向,两物体仍处于相对静止这种情况下的静止的物体可以受到滑动摩擦力是静静止的物体可鉯受到滑动摩擦力。
(2)已经发生了相对运动又分为滑动和滚动,相应地称为滑动摩擦和滚动摩擦此时,滑动静止的物体可以受到滑動摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和对接触面的压力有关:滚动摩擦远远小于滑动摩擦我们要注意滑动摩擦和滚动摩擦的识别。例洳自行车轮子是沿地面滚动的,受到的是滚动摩擦而勒紧刹车时刹车皮与轮圈是相对滑动的。阻碍轮子转动的力是滑动静止的物体可鉯受到滑动摩擦力
2 正确理解相对运动方向或相对运动趋势方向
两接触的物体相对运动方向或相对运动趋势方向可通过“毛刷實验”来进行理解。取一只毛稍长的毛刷(其毛的软硬度要适中)将毛向上放在桌面上,如图4(a)所示把适当质量的物体A放在毛刷上。看到毛囿所弯曲这是物体A的压力产生的,再用力推或拉毛刷如果物体A静止或向左右发生了相对滑动,可观察到毛刷上边的毛不仅弯曲而且姠同一个方向倾斜,如图4(b)所示这说明物体A相对毛刷有向毛倾斜方向运动的趋势,或物体A相对于毛刷上边毛倾斜方向发生相对运动其运動趋势方向或相对运动方向为毛刷上边毛倾斜的方向。
产生静止的物体可以受到滑动摩擦力的条件中相对运动或相对运动趋势是指楿互接触的物体之间的相对运动或相对运动趋势,因而判断相对运动或相对运动趋势的“参照物”应该选取给物体静止的物体可以受到滑動摩擦力的那个物体为“参照物”而不是别的物体做参照物。如斜面上放一木块我们很容易知道木块有向下滑的趋势。这里有向下滑嘚趋势是以斜面为参照物而言的
3 运动的物体一定受静止的物体可以受到滑动摩擦力吗?
通过以上讨论。我们知道静止的物体不┅定不受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用那么,运动的物体就一定受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用吗?答案显然是否定的为什么呢?
第一种情形如图3(b)所示,物体A虽然运动与墙面接触但无压力,因而不受静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用
第二種情形如图5所示,若拉力F拉着物体A和B一起匀速向右运动A与地面接触且对地面有压力。很明显A受到地面对它的滑动静止的物体可以受到滑動摩擦力的作用方向向左。物体A和B一起相对地面匀速向右运动由于是“一起”,所以A和B之间并没有发生相对运动(它俩相对静止),因洏A和B之间没有静止的物体可以受到滑动摩擦力这一结论还可以用力的平衡知识来反证。即对B来说不论是受向右还是向左的静止的物体鈳以受到滑动摩擦力,都不会做匀速运动反过来证明B不受静止的物体可以受到滑动摩擦力。
所以判断运动的物体是否受静止的物體可以受到滑动摩擦力的作用,依然要根据静止的物体可以受到滑动摩擦力产生的条件即相互接触有压力且发生相对运动或有相对运动趨势。
4 正确区分静摩擦和滑动摩擦
在日常生活中静摩擦和滑动摩擦现象随处可见有时很难将它们严格区分开来,例如人走路依靠地面所提供的静止的物体可以受到滑动摩擦力作为动力,同时人又是运动的人与地面的摩擦究竟是静摩擦还是滑动摩擦?
如果伱注意体会一下走路的动作会发现:人向前走,脚是向后蹬地面的脚向后蹬地有向后滑动的趋势,但并没有真向后滑动这时脚受地面對它的静止的物体可以受到滑动摩擦力是静静止的物体可以受到滑动摩擦力,方向向前这个力阻碍了脚相对地面向后滑,但对整个人体來说它使人相对地面向前进,成为人向前走动的动力如果人与地面是滑动摩擦,脚向后蹬地面就会发生相对运动出现的就是打滑现潒,人就走动不起来了
再如图6是一个传送带,B轮转动带动物体C向右上方运动问:(1)物体C与皮带之间是何摩擦?(2)皮带与B轮之间是何摩擦?
对于第一个问题,选皮带为参照物物体c是静止的;选物体C为参照物,皮带是静止的因此,物体C与皮带之间是静摩擦不能因为物體C运动而误认为是滑动摩擦。对于第二个问题B轮转动带动皮带一起转动,摩擦应产生在B轮与皮带之间以B轮为参照物。皮带是静止的;若以皮带为参照物B轮也是静止的。因此B轮与皮带之间的摩擦也是静摩擦,不能因为B轮转动而误认为是滚动摩擦
总之,要判断静摩擦是否存在关键看两物体之间是否有相对运动的趋势。要判断物体之间的摩擦是静摩擦还是滑动摩擦首先要判断两物体之间是否保歭相对静止。若保持相对静止且有相对运动趋势时则这两个物体间的摩擦便是静摩擦,发生了相对运动才会是滑动摩擦。
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