【难点】摩擦力的方向如何判断?

在教材中,也仅仅只有抽象的一句话:摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反,至于如何理解和应用,学生也摸不着头脑。

其实要克服这个难点,只要掌握几个关键步骤,就迎刃而解了。

1、滑动摩擦力的方向判断

要判断滑动摩擦力的方向,就先得区分运动方向和相对运动方向这两个概念。

物体的运动方向是相对于地面而言的,而物体的相对运动方向是相对于和它接触的物体而言的。清楚了这两个概念,对我们的判断就更加清晰了。

错解:看到“静止”两字,认为物体受到的摩擦力与拉力F是一对平衡力,摩擦力的方向与拉力F相反,水平向左;摩擦力大小等于F,即6N。

错解分析:没有分析清楚摩擦力的方向与什么相反。

根据以上分析,我们欲判断滑动摩擦力的方向,应该明确以下几个方面:

1、找出摩擦力的施力物体(上图中的小车)。

2、选择此施力物体为参照物。

3、判断受力物体的相对运动方向(以小车为参照物,A相对小车向左运动)。

4、用“相反”确定摩擦力的方向(A受到的摩擦力方向向右)。

正确解答:A与小车之间存在相对运动,小车向右,则A相对小车向左,A受到摩擦力与相对运动方向相反,向右,则与拉力F方向相同,摩擦力与拉力F不是平衡力,两者的大小不存在关系。

物体A保持静止,是与地面之间保持静止,则物体受到的合力为零,所以,A在水平方向受到了平衡力,经分析,A在水平方向一共受到两个力,摩擦力和弹簧测力计对A的拉力。所以,这两个是平衡力,A受到的摩擦力=弹簧测力计的拉大大小,即4N。弹簧测力计的拉力方向向左,摩擦力方向向右。

【小结】物体受到的摩擦力的方向的判断是分析摩擦力的关键摩擦力方向的判断的方法一般有两种:一是与相对运动方向 相反一是通过平衡力分析,判断出摩擦力的方向。

【易错打醒】明确受力物体相对施力物体的相对运动方向,而不是受力物体相对地面或其他的参考物,这点是非常重要的。因为摩擦力是发生在受力物体施力物体之间,与任何其他物体无关。这是最重要的一步,当然也是最难的一步。如上例,同学们就会在这点上常犯错误。

2、静摩擦力的方向判断

对于静摩擦力,判断的方法仍然可遵守上面的四个步骤,只是判断相对运动方向改为判断相对运动趋势方向。

1、找出静摩擦力的施力物体(接触物体)。

2、选择此施力物体为参照物。

3、判断受力物体的相对运动趋势方向。

4、用“相反”确定静摩擦力的方向。

当然,对静摩擦力,判断相对运动趋势的方向比较难,我们可以用假设法。

假设法,就是假设物体之间没有摩擦力,看物体之间将要发生的相对运动,那么这个相对运动方向也就是我们要找的相对运动趋势方向。

和滑动摩擦力一样,也可通过平衡力的分析判断出静摩擦力的方向。

【举例】如图所示,用6N的力握住1.5N的水杯静止不动,试问手和水杯间的摩擦力的方向是____ ,若将手的握力增大到8N,手与水杯之间摩擦力的大小将____ (选填“变大”、“变小”或“不变”).若将水杯总重增加到2N,水杯仍然静止不动,则手与水杯之间摩擦力的大小为____ .

【分析】静摩擦力的方向判断方法:

方法一:与相对运动趋势相反。

水杯受到摩擦力来自手,假设手与水杯没有摩擦,水杯相对手做向下运动,则水杯受的静摩擦力方向向上。

方法二:利用平衡力来分析。

瓶子静止、处于平衡状态,所以,瓶子在竖直方向上也应当受到平衡力的作用,重力的方向是竖直向下,则瓶子受到的摩擦力的方向竖直向上;摩擦力的大小等于瓶子的重力。

当手的握力增大,瓶子重力并没有改变,也意味着,始终与重力相平衡的摩擦力也没有改变。所以,手与水杯之间摩擦力的大小不变。

将水杯总重增加到2N,水杯仍然静止不动,瓶子受到的摩擦力等于瓶子和水的总重,大小为2N。

综上所述,判断摩擦力的方向,不能只根据自己的主观判断,或生活印象来判断,而应该根据分析问题的方法,抓住关键,理性分析,才能得到正确的结果。

 

 


【综合练习】如图所示,重为G的物体A放在粗糙的斜面上处于静止状态,若用一个方向始终沿斜面向上,大小从零开始逐渐增大的变力F作用在物体上,使物体从静止状态逐渐转变到沿斜面向上运动的整个过程中,对物体受到的摩擦力方向的判断,下列说法正确的是(    )

A、摩擦力方向始终沿斜面向上

B、摩擦力方向始终沿斜面向下

C、摩擦力方向先沿斜面向上,后沿斜面向下

D、摩擦力方向先沿斜面向下,后沿斜面向上

【提示】“摩擦力的方向并不是不变的” 。当外力改变时,物体间相对运动或相对运动趋势方向发生变化,就会引起摩擦力的大小和方向改变。

答案

选C;

【分析】静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。物体静止在斜面上,有相对于斜面向下运动的趋势,受到的摩擦力方向沿斜面向上。当所受拉力从零开始增大时,静摩擦力开始减小,直至为零。此后拉力继续增大,物体有沿斜面向上运动的趋势,受到的摩擦力方向沿斜面向下。当物体开始向上滑动时,受到的滑动摩擦力方向还是沿斜面向下。

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