摩擦力方向的判断,对中学生而言,似乎是一个永远的难题,怎样正确而有效的判断摩擦力的方向呢?
在摩擦力的定义:“相互接触的物体之间,由于发生相对运动或相对运动的趋势而产生的阻碍物体间相对运动或相对运动趋势的力,叫摩擦力”中,已明确地指明了摩擦力的方向——摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动的趋势——摩擦力的方向总是跟物体间的相对运动方向或相对运动的趋势方向相反。
根据这一要求,结合参照物的选择,教给同学们一个简单实用、不易出错的判断摩擦力方向的方法:
1.先利用产生摩擦力的条件:
①两个物体相互接触;
②两物体的接触面之间存在弹力;
③接触面不光滑;
④两物体间有相对运动或相对运动的趋势,判定摩擦力是否存在。
2.选摩擦力的施力物体为参照物,判断出两物体间的相对运动方向或相对运动的趋势方向,进而判断出相应的滑动摩擦力或静摩擦力的方向。具体地说就是:甲乙两物体间存在摩擦,要判断甲所受到的摩擦力的方向,①以乙(施力物体)为参照物,判断甲(受力物体)的运动方向或运动趋势方向;②甲所受摩擦力的方向即与此方向相反;③注意,不要以第三个物体为参照物,特别是对皮带传动这类问题,如果以第三者为参照物,极易出错。要判断乙所受摩擦力的方向,方法亦然。
3.根据以上分析,我们可以归纳判定摩擦力方向的“四步法”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。
(4)用“相反”确定摩擦力的方向。
4.应用举例
(1)人走路时脚受到的摩擦力方向如何?
分析:人走路时是和地接触,脚蹬地时对地挤压,脚和地间的摩擦,以地为参照物,脚蹬地的方向是向后的,即脚有一个向后运动的趋势,所以脚受到的摩擦力向前,人在这个力的作用下向前运动。
(2)当自行车在平直公路上匀速前进时,前后轮受到的摩擦力方向是怎样的?
A.前后均受到向前的摩擦力
B.前后均受到向后的摩擦力
C.前轮受到摩擦力向前,后轮受到摩擦力向后
D.前轮受到摩擦力向后,后轮受到摩擦力向前
分析:自行车是后轮驱动的,在运动前是人瞪脚踏板,通过链条带动后轮相对地面(参照物)向后转动,因此,地面对后轮的摩擦力方向向前,从而推动整个自行车向前运动,此时前轮相对于地面(参照物)向前运动,所以,前轮受到地面的摩擦力的方向向后。因此应选D。
注意:当人不用力蹬车前进时,前后轮都随着车靠惯性相对地面向前进的,这时,前后轮受到的摩擦力都是向后的,从而阻碍自行车的运动,因此越来越慢。
(3)在自动化生产线上,常用传送带传送工件.如图1所示,一个工件与传送带一起以0.2 m/s的速度水平向右匀速运动,不计空气阻力,请在图中画出工件的受力示意图。
分析:工件与传送带一起以0.2 m/s的速度水平向右匀速运动是相对于地面的,而本题中工件受到的摩擦力是传送带提供的,以传送带为参照物,工件和它一起匀速运动,即相对于传送带工件是静止的,所以不受摩擦力作用,它是凭借惯性运动的。
答案:如图2所示
注意:本题容易错误解为还有一个向左的力,就是没有选对相对运动的参照物。
标签:步法,名师,摩擦力