摩擦力方向如何判断

时间:2022-02-08 06:42:21

在重力、弹力、摩擦力等常见的力中,最为复杂的就是摩擦力。对于刚接触高中物理的高一学生来说,在学习这部分内容时,常感到困难。特别对于摩擦力的方向,有些同学感觉无从下手、难以判断。那么摩擦力的方向究竟应该如何来确定呢?

一、摩擦力的方向

定义:相互接触的物体,当他们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力。

由定义可以知道摩擦力方向:

1. 滑动摩擦力的方向:沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。

2. 静摩擦力的方向:沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。

二、对“相对”二字的理解

指所研究物体“相对于”与它接触的物体(施力物体)是否有相对运动或相对运动趋势,而不一定是相对于地面。

三、判断方法

根据以上分析,我们可以归纳判定摩擦力方向的方法如下:

1. 找出摩擦力的施力物体。

2. 选择此施力物体为参照物。

3. 判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。

假设法(判断相对运动趋势方向)

当难以判断相对运动趋势方向的情况下,运用假设法――可以假设接触面光滑,物体会发生相对运动,则相对运动方向即为相对运动趋势方向。

4. 用“相反”确定摩擦力的方向。

四、实例解析

1. 用“相反”确定摩擦力的方向。

例1 如图1,传送带匀速顺时针转动,物体以初速度为0轻轻放在传送带上,试分析受到的摩擦力的方向。

错解:物体放在传送带时后,将在滑动摩擦力的带动下相对地面向右运动,则物体受到的摩擦力方向向左。

错解分析:物体向右运动是对的,(以地面为参考系)但物体相对传送带的方向是向左的,(而不打算相对地面,与地面无任何关系)所以受到的摩擦力的方向是向右的。错误的原因是错把运动方向当成了相对运动方向。

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)应该明确研究对象和施力物体。

(2)明确研究对象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系,这点是非常重要的。因为摩擦力是发生在受力物体与施力物体之间,与其他物体无关,这是学生常犯的错误,尤其老是以地为参考系,判断物体相对于地面的方向。

(3)摩擦力的方向和第二步判断出的相对运动的方向相反。

其中(2)应该是最重要的一步,当然也是最难的一步。如上例,学生就是在这点上常犯错误。

例2 如图2,物体AB静止在斜面上,试分析B受到A的摩擦力的方向。

错解:物体B有向下运动的趋势,所以受到的摩擦力的方向是向上的。

错解方向:物体B有向下运动的趋势不假,但这个相对运动趋势三结合相对地面的,不是相对A的。而问题是让我们分析A和B之间的摩擦力,应该分析B相对A的相对运动趋势方向。

正确解答:第一步,因为分析的是A和B之间的摩擦力,所以受力物体是B,施力物体是A(而不是地面)。第二步,分析B相对A的相对运动趋势方向。假设A和B没有摩擦力,则A应该相对B向下滑动,所以A相对B有向下运动的趋势,而B相对A就有向上运动的趋势,所以B受到A的摩擦力应该是向下的。

综上所述,判断摩擦力的方向,首先确定研究对象和施力物体,再判断相对运动或相对运动趋势方向,最后根据“相反”确定摩擦力方向。

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