初中物理摩擦力解析

初中物理摩擦力专题解析 在初中物理学习中，力学部分是重点，也是难点。而在力学中解决摩擦力有关问题尤为困难，首先摩擦力有三种：即静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力; 其次摩擦力的方向和大小不容易搞清楚。下面就通过一些例题来说明：一、判断是否受摩擦力要判断一个物体是否受摩擦力，我们可以从产生摩擦力的条件入手，条件是：两个物体相互接触并挤压，即两个物体之间有弹力接触面不光滑物体有相对运动的趋势或发生相对运动注意：物体对接触面的压力 压力即为作用在支持面上且与作用面垂直的力。其大小不一定等于物体的重力，以后的学习过程中我们会知道压力可能大于重力，可能小于重力，还可能等于重力，也可能与重力无关。但是不论支持面是什么样的，也不论物体受力情况如何复杂，物体对支持面的正压力和支持面对物体的支持力，总是一对作用力和反作用力，所以许多情况下都是通过求物体所受支持力来求得正压力的。注意：如图3所示的物体静止情况下的压力大小，可见压力与重力无关。 （1）静止的物体例1.下图（1）中，物体A静止在水平地面上; 图（2）中，物体B静止在斜面上; 图（3）中，物体C被压在竖直墙壁上而处于静止， 图（1） 图（2） 图（3）试分析上图中，物体A、B、C是否受摩擦力？分析解答：上图中物体A、B、C分别相对于地面、斜面、墙面均处于静止状态，但其中物体B、C有相对运动的趋势，所以B、C受摩擦力，而A物体不受摩擦力。（2）运动的物体例2.下图中，物体A在水平向右的拉力作用下做匀速直线运动，B物体在水平皮带上跟随皮带一起做匀速直线运动，C物体沿着倾斜的皮带一起匀速直线运动，D物体沿着竖直墙壁向下做匀速直线运动，现在不考虑空气阻力，试分析它们是否受摩擦力？ 图（1） 图（2） 图（3） 图（4）分析解答：图（1）、图（4）中的物体均有相对运动，同时结合平衡力的知识可以判断物体A和D都受摩擦力。图（2）中的物体B相对皮带是静止的，若假设物体B受水平方向的摩擦力，则在水平方向找不到与摩擦力平衡的力。说明假设不存在，所以物体B不受摩擦力。图（3）中的物体C为什么能跟随皮带一起做匀速直线运动而没有滑下来呢？靠的就是摩擦力提供的动力，所以物体C受摩擦力。（3）接触面光滑时例3. 如右图，小球重20牛，以2米/秒的速度在光滑水平面上做匀速直线运动，它在水平方向受到的推力是： （ ）A.0牛 B.10牛 C.20牛 D.40牛分析解答：此题表面问的是推力，实际上还是要考虑摩擦力。因为物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体在水平面上不受力或者受平衡力。假设水平方向有推力，而在水平方向找不到与它平衡的力，是因为接触面光滑物体不受摩擦力，所以该物体在水平方向上不受力。所以此题选“A”。小结：通过以上的分析，我们会发现：静止的物体不一定不受摩擦力，运动的物体也有可能不受摩擦力。要想判断一个物体是否受摩擦力，要善于运用产生摩擦力的条件，多运用平衡力的知识以及假设法去解决。若接触面光滑，则物体在此表面将不受摩擦力。二、推断摩擦力的大小对于摩擦力大小问题，初中阶段一般主要研究的是静摩擦力大小和滑动摩擦力的大小，而大多数学生在做题时不能把这两种摩擦力区分开，导致常常把这两种摩擦力的大小搞错。（1）静摩擦力的大小例4如图所示，一个小孩沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车，但小车仍保持静止，则（ ）A小孩对车的推力大于车受到的阻力B小孩对车的推力等于车受到的阻力C小孩对车的推力小于车受到的阻力D小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定F分析解答：汽车在水平方向上受推力和静摩擦力，根据平衡力知识：推力和静摩擦力是一对平衡力，所以推力和静摩擦力大小相等，答案选“B”。例5用力F=40N，按住一重10N的木块，如图所示，当木块相对竖直墙壁静止不动时， 木块受到的摩擦力的大小 （ ）A30N B40N C50N D10N 分析解答：木块在竖直方向上受重力和静摩擦力，根据平衡力的知识：重力和静摩擦力是一对平衡力，所以重力和静摩擦力大小相等，答案选“D”。例6如图所示，用手握着一个瓶子悬在空中不动，当手握瓶子的力增大时，瓶子受到手的摩擦力将 （选填“不变”、“变大”或“变小”），若在手握瓶子的力增大时往瓶中加水，瓶子仍然悬在空中不动，则瓶子受到手的摩擦力将 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。分析解答：瓶子始终处于静止状态，根据平衡力的知识：瓶子受到手的静摩擦力和瓶子自身的重力是一对平衡力。当瓶子自身重力发生改变时，受到静摩擦力的大小随之改变。所以本题的答案依次为“不变”、“变大”。（2）滑动摩擦力的大小例6用弹簧秤在水平方向上拉动一个置于地面的物体，使它做匀速直线运动时，弹簧秤示数5N当弹簧秤示数为6N时，物体运动时受到的摩擦力大小是 ( )A6N B5N C1N D11N分析解答：因为物体是运动的，所以在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力。又因为物体开始做是匀速直线运动，所以拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。当拉力由5N变为6N时，物体所受到摩擦力仍为滑动摩擦力，而物体所受滑动摩擦力的大小只与接触面粗糙程度和压力大小有关，只要这两因素不变，滑动摩擦力的大小就不变。所以本题选“B”。小结：静摩擦力的大小受外力的影响，但要看所加外力是否跟静摩擦力在同一个方向上，若所加外力不与静摩擦力在同一个方向上，则不会影响静摩擦力的大小。 滑动摩擦力的大小只与接触面粗糙程度和压力大小有关，只要这两个因素不变，滑动摩擦力的大小就不变。三、判断摩擦力的方向物体所受摩擦力方向总与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。要想判断物体所受摩擦力的方向就要理解并会运用这句话。例7下图中，物体A静止在斜面上，物体B在水平接拉力作用下做匀速直线运动，物体C被紧压在竖直墙壁上而处于静止，物体D随皮带一起做匀速直线运动，试分析：物体A、B、C、D所受的摩擦力方向分别向哪儿？A 图（1） 图（2） 图（3） 图（4）分析解答：物体A、C和D有向下的运动趋势，所以A物体受到的静摩擦力方向沿着斜面向上，C物体受到的静摩擦力方向沿着竖直墙壁向上，D物体所受静摩擦力沿着皮带向上，B物体相对地面向右运动，所以B物体所受摩擦力向左。例8一名中学生正脚踩着自行车在平直的公路上向左行驶（如图所示），则该学生自行车的前轮和后轮所受到的摩擦力方向分别向哪儿？若现在他停止踩，而让自行车靠自身的惯性向前滑行，这时自行车的前轮和后轮所受到的摩擦力方向分别又向哪儿？分析解答：当自行车在被踩时，后轮是主动轮，提供的是动力，所以后轮受到的摩擦力方向是向前的。而前轮是从动轮，受到是阻力，所以摩擦力的方向是向后的。当停止踩，而让自行车靠自身的惯性向前滑行时，前轮和后轮受到的都是阻力，所以此时前后轮受到的摩擦力都是向后的。小结：通过分析我们会发现，摩擦力的方向判断要牢牢地抓住：物体所受摩擦力方向总与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反这句话。同时我们也会发现，摩擦力不一定是阻力，有时摩擦力也是动力。 总之，在我们平时学习物理的过程中。只要多观察、多思考、多比较、多总结，一定能不断提高解决物理问题的能力。附：疑难中考题解析 甲乙1.(2005河池)如图7所示实验装置，甲重16N，乙重12N，静止时不计弹簧测力计自重，则弹簧测力计的示数是：12N 。解析：甲的力大，起到了固定弹簧的作用，而乙就是起到拉力的作用。2一个重为100N的物体在水平地面上处于静止状态，当用60N的力竖直向上提它时，物体所受合力是：0N 。解析：60N的力分担了地面对物体的支持力，但并未改变物体的运动状态，物体处于平衡状态，所以合力为零。图53（2005扬州课改）如图5，当电风扇工作时，空气会由静止流动起来，这说明力能改变物体的运动状态；同时小车将向右运动，原因是物体间力的作用是相互的；类似的装置可应用在某些交通工具上，试举一例喷气式飞机。这类交通工具在月球上是无法工作的，这是因为：月球上是真空的。4推一辆小车，使其匀速向前直线运动，摩擦力为5N，用10N的水平力向后拉小车，使小车减速，在减速运动的过程中，小车所受的合力为 15 N解析：摩擦力拉力均向后。5挂在竖直墙壁上的石英钟，它的秒针在走动时会受到转轴处的摩擦阻力和重力的作用。当石英钟内的电池的电能将耗尽而停止走动时，其秒针往往停在表盘上的“9”的位置。解析：钟表中秒针转动的速度较分、时针转速高，所以转动最容易受外力影响，而垂直放置的钟表，秒针从0到30秒时，秒针自身的质量对秒针轴形成的力矩与钟表本身的驱动力矩相同，可帮助秒针前进，当秒针从30秒位置开始到60秒时，秒针自身产生的力矩与钟表走动的驱动力矩正好相反，这力矩在秒针处于45秒位置时达到最大，一但超过45秒位置，该力矩又减少。所以当钟表驱动能量将尽，驱动秒针的力矩越来越弱，当它不能抵御秒针从30秒到45秒这段路程的反向力矩时，秒针就停在这段位置，特别是在接近反向力矩最大的45秒（九点方向）处了。6人在一般情况下步行前进时，若鞋底与地面不打滑，地面对鞋底的摩擦力方向向前，推动人前进。7在平直的公路上，运动员骑自行车加速前进，有关车轮所受摩擦力方向说法正确的是：前轮所受摩擦力方向向后，后轮所受摩擦力方向向前。解析：后轮是驱动轮，有向后运动的趋势，利用产生的向前的摩擦力使自己运动；而前轮是被动的，单纯向前运动，所以摩擦力想后。 第4页（共4页）