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【物理】輕松跳出摩擦力分析的10大誤區(qū)
 
誤區(qū)一:運(yùn)動(dòng)的物體間一定有摩擦力,靜止的物體間不存在摩擦力
若兩物體接觸面是光滑的,則兩物體間不論怎樣運(yùn)動(dòng),都不會(huì)有摩擦力存在。若兩物體間接觸面不光滑,如圖所示,若物體A、B均相對(duì)地面靜止,則AB之間沒(méi)有摩擦力;但B與地面間雖然靜止卻有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以存在與F等值反向的靜摩擦力。AB做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則A、B雖都在運(yùn)動(dòng),但因A、B間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故沒(méi)有摩擦力;而B與地面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),故存在滑動(dòng)摩擦力。若在力F的作用下A、B一起做變速運(yùn)動(dòng),則A、B均處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),且A、B之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故存在靜摩擦力;而B與地面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),故存在滑動(dòng)摩擦力。看來(lái)摩擦力是否存在與運(yùn)動(dòng)和靜止無(wú)關(guān),而是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的存在有關(guān)。

 誤區(qū)二:有彈力就有摩擦力,有摩擦力就有彈力
從產(chǎn)生摩擦力的條件可知:有彈力存在僅僅是產(chǎn)生摩擦力的一個(gè)條件,故雖有彈力存在,但兩物體間若沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí),則不會(huì)產(chǎn)生摩擦力。反之,若兩物體間有摩擦力,則一定滿(mǎn)足產(chǎn)生彈力的兩個(gè)條件:(1)兩物體接觸;(2)有相互擠壓,所以一定有彈力。故彈力和摩擦力之間的關(guān)系應(yīng)理解為有摩擦力時(shí)一定有彈力,但有彈力時(shí)不一定有摩擦力。
誤區(qū)三:只有運(yùn)動(dòng)的物體才會(huì)受到滑動(dòng)摩擦力作用
滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間,與物體本身是否運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。雖然常見(jiàn)的滑動(dòng)摩擦力多發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的物體上,但靜止的物體照樣能產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。如圖所示,一物體在桌面上滑行,物體和一桌面之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng),均受到對(duì)方對(duì)自己的滑動(dòng)摩擦力作用,但物體是運(yùn)動(dòng)的,而桌面卻是靜止的,桌面卻受到了滑動(dòng)摩擦力??磥?lái)靜止的物體可以受到滑動(dòng)摩擦力。

 
       誤區(qū)四:只有靜止的物體才會(huì)受到靜摩擦力的作用
靜摩擦力產(chǎn)生在兩個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間,故兩物體間應(yīng)保持相對(duì)靜止。但相對(duì)于地面,物體有可能是運(yùn)動(dòng)的,也有可能是靜止的??磥?lái)運(yùn)動(dòng)的物體可以受到靜摩擦力。 

 
誤區(qū)五:摩擦力的大小一定與正壓力成正比
若摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)fμN可知,兩物體間的滑動(dòng)摩擦力確實(shí)與正壓力成正比。但對(duì)靜摩擦力而言,它是一個(gè)被動(dòng)力,隨著使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的變化而變化,與正壓力大小無(wú)關(guān),正壓力只可影響最大靜摩擦力的大小。如圖所示,用一力FN將質(zhì)量為m的物體壓在豎直墻壁上,不管正壓力FN怎樣變化,物體與墻壁之間的靜摩擦力大小總是等于Mg,與FN大小無(wú)關(guān)。故在計(jì)算摩擦力時(shí),應(yīng)先分清是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力。

誤區(qū)六:摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反
摩擦力的方向應(yīng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,與物體的運(yùn)動(dòng)方向有可能相反也有可能相同。如圖所示,(1)當(dāng)汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí),若木箱相對(duì)于車(chē)靜止,則木箱受一靜摩擦力作用;若木箱相對(duì)于車(chē)略向后滑動(dòng),則木箱受一滑動(dòng)摩擦力作用;但不管是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,對(duì)木箱而言,摩擦力方向均與物體運(yùn)動(dòng)的方向相同。(2)當(dāng)汽車(chē)減速運(yùn)動(dòng)時(shí),木箱相對(duì)于車(chē)有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)或發(fā)生向前的滑動(dòng),木箱受到向后的摩擦力,摩擦力方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向相反。

 
誤區(qū)七:摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向一定在同一直線(xiàn)上
常見(jiàn)的多數(shù)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上,但不是所有情境下的摩擦力均如此,如圖所示,一人站在扶梯上,隨扶梯斜向上加速上升;人沿扶梯斜向上運(yùn)動(dòng),而人所受摩擦力卻是水平方向,與運(yùn)動(dòng)方向并不共線(xiàn)。故兩物體間摩擦力的方向應(yīng)正確理解為與兩物體接觸面相切,和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,而與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。

誤區(qū)八:摩擦力總是阻力,總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)
摩擦力對(duì)物體而言,總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或趨勢(shì),但不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。它有時(shí)是阻力有時(shí)也是動(dòng)力,不可一概而論。如圖所示,(1)當(dāng)板車(chē)加速前進(jìn)時(shí),車(chē)對(duì)木箱的摩擦力向前,對(duì)木箱就是動(dòng)力,使木箱加速前進(jìn);(2)當(dāng)板車(chē)減速前進(jìn)時(shí),車(chē)對(duì)木箱的摩擦力向后,對(duì)木箱就是阻力,阻礙木箱前進(jìn)。

 
誤區(qū)九:靜摩擦力一定小于滑動(dòng)摩擦力
如圖所示,力F作用在物體上,剛開(kāi)始物體處于靜止?fàn)顟B(tài),隨著F的增大物體所受靜摩擦力f也增大,最后物體運(yùn)動(dòng)了起來(lái),靜摩擦力變成了滑動(dòng)摩擦力,所以有些人產(chǎn)生了靜摩擦力一定小于圖滑動(dòng)摩擦力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。實(shí)質(zhì)上,隨著外力F的逐步增大,靜摩擦力f也增大,當(dāng)F大于最大靜摩擦力fm時(shí)物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng),靜摩擦力f變成滑動(dòng)摩擦力f,此時(shí)f為一定值fμN,但f卻比最大靜摩擦力fm略小一些,故最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力大。 

誤區(qū)十:靜摩擦力總是不做功,滑動(dòng)摩擦力總是做負(fù)功
1)靜摩擦力做功分析:如圖所示,若A、B一起在粗糙水平地面上在外力作用下向右勻加速運(yùn)動(dòng),A受到的就是靜摩擦力,但對(duì)A做正功;若一起向右減速運(yùn)動(dòng),靜摩擦力對(duì)B就做負(fù)功了;若A、B均沒(méi)被拉動(dòng)而是靜止在地面上,則對(duì)面對(duì)B的靜摩擦力對(duì)B就不做功??磥?lái)靜摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)功和零功。

2)滑動(dòng)摩擦力做功分析:如圖所示,當(dāng)A、B向右運(yùn)動(dòng)的速度vAvB時(shí),B受到的滑動(dòng)摩擦力向右對(duì)B做正功;B對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力向左對(duì)A做負(fù)功;地面受到的滑動(dòng)摩擦力對(duì)地面不做功??磥?lái)滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)功和零功。
3)一對(duì)靜摩擦力做功分析:對(duì)兩個(gè)相對(duì)靜止的物體,一定有相同的位移,且一對(duì)靜摩擦力一定等大反向,故一對(duì)靜摩擦力對(duì)來(lái)個(gè)物體做功必定等大反符號(hào)??磥?lái)一對(duì)靜摩擦力對(duì)兩個(gè)相互作用的物體做功總和一定為零,不會(huì)產(chǎn)生熱量。
4)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功分析:對(duì)兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體,一定有不同的位移,而滑動(dòng)摩擦力一定等大反向,故一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)兩個(gè)物體做功必定不等,可能出現(xiàn)正功、負(fù)功,但負(fù)功一定多于正功;可能出現(xiàn)負(fù)功、負(fù)功;也可能出現(xiàn)零功、負(fù)功??磥?lái)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)兩個(gè)相互作用的物體做功總和一定為負(fù),必定產(chǎn)生熱量


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