高中物理:判断静摩擦力方向的两种方法

2021年02月23日 浏览:

一、用“静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反”判断

相互接触的两物体间有相对运动趋势时在接触面间产生的摩擦力和静摩擦力,其方向与它们相对运动趋势的方向相反。

例1、如图1所示,用一水平力F向左推桌子但未推动,求桌子受到的摩擦力。

图1

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解析:桌子相对地面有向左的相对运动趋势,所以地面对桌子有静摩擦力,其方向水平向右,大小等于F。

小结:这种方法适用于相对运动趋势方向容易判断的情况。

二、用假设法判断

假设法就是对题目所述的物理过程或条件事先作出假设,再通过分析、推理、讨论、演算等手段得出结论的方法。

例2、如图2所示,一质量为m的物体受到一沿斜面向上的推力F作用而处于静止状态,已知斜面的倾角为,则物体所受摩擦力的方向如何?

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图2

解析:由于物体相对斜面有无相对运动趋势及相对运动趋势方向不好直接判断,故应采用假设法。

假设物体所受静摩擦力f的方向沿斜面向上,则物体受重力G、支持力N、摩擦力f和推力F四个力的作用,由于物体静止,所以物体所受合力为零,如图3所示,沿平行斜面方向和垂直于斜面方向分解力,则沿平行于斜面方向上,有:

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图3

讨论:①若,则,说明假设正确,f沿斜面向上。

②若,则,说明假设错误,物体不受静摩擦力。

③若,则,说明假设错误,f沿斜面向下。

例3、如图4所示是皮带传动的示意图,O是主动轮,O”是从动轮,两轮水平放置,则当主动轮按顺时针方向匀速转动时,皮带上P、Q两点所受摩擦力的方向分别是( )

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图4

A.向上、向上

B.向下、向上

C.向上、向下

D.向下、向下

解析:在皮带转动时,P点和Q点相对主动轮和从动轮都是静止的,它们受到的是静摩擦力。假设主动轮与皮带之间的接触面是光滑的,当主动轮按顺时针方向转动时,皮带上的P点相对主动轮向上运动,故P点相对主动轮有一个向上的运动趋势,所以P点的摩擦力方向向下;同理,假设皮带与从动轮之间的接触面光滑,当皮带按顺时针方向转动时,皮带上的Q点相对从动轮向上运动,故Q点相对从动轮有一个向上的运动趋势,所以Q点的摩擦力方向向下。

故选D项。

小结:此种方法适用于相对运动趋势方向不好直接判断的情况。