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          高中物理網

          摩擦力

          王尚老師微信

          我們在本文中與大家一起探究摩擦力的相關概念,包括摩擦力的性質,摩擦力的產生,滑動摩擦力,靜摩擦力,摩擦力方向判定,摩擦力類型判定,摩擦力做功與摩擦生熱等問題。先來看王尚老師的視頻,在視頻下方有詳細的考點解析。

          王尚老師錄制了若干段摩擦力的視頻,分享如下兩個,獲取更多視頻請關注微信teacherws。手機端用戶建議在電腦上登陸www.ademyakup.com查看,全屏后調高分辨率。

          視頻1:摩擦力

          視頻2:摩擦力

          摩擦力的概念

          高中物理課本必修一的第57頁有摩擦力的如下定義:

          兩個相互接觸的物體,當他們之間有相對運動或相對運動趨勢的時候,就會在其接觸面上產生阻礙其相對滑動的力,這種力叫做摩擦力。

          摩擦力

          廣義地物體在液體和氣體中運動時也受到摩擦力。摩擦力是我們身邊非常重要的一個力。

          沒有摩擦力的世界是“慘不忍睹”的:一走路就摔跟頭,話鞋帶無法系緊,螺絲釘和釘子無法固定物體……當然,我們也不能認為摩擦力都是有益的,比如工業上機械部件中軸承的摩擦和汽車氣缸內的摩擦等,都是有害的。

          摩擦力的產生條件

          摩擦力的產生條件為:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對運動或相對運動的趨勢。這四個條件缺一不可,兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件而非充要條件。

          也就是說:沒有彈力就不可能有摩擦力,但有彈力不一定就一定有摩擦力。

          以上雖是課本上非常重要的摩擦力概念的理解,但卻不是高考物理重點內容。

          高考的重點和難點在于探討摩擦力的分類和方向的判定。從分類來看,摩擦力可以分為滑動摩擦力和靜摩擦力兩種。王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高。歡迎微信teacherws咨詢。

          滑動摩擦力

          摩擦力的分類中,如果發生相對滑動,則為滑動摩擦力;反之,則為靜摩擦。下面我們先來分析滑動摩擦力的大小。

          滑動摩擦力的大小必須要用公式f=μN來計算。 

          (1)在接觸力中,必須先分析兩個物體間彈力N,再分析摩擦力的大小。

          (2)有滑動摩擦力的時候才能用公式f=μN,其中的N表示物體間的壓力大小,不一定等于物體重力G。只有在水平面上N才有可能與重力mg一致;這是高一物理月考的??键c王尚請同學們牢記。

          摩擦力

          靜摩擦力

          兩者之間只有運動趨勢,而沒有相對運動情況的摩擦力稱之為靜摩擦力。

          (1)必須明確,靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律f=μN計算。嚴格來說,其最大值略大于滑動摩擦力。但在大多數的試題中往往給出這樣的條件:靜摩擦力的最大值等于滑動摩擦力,即fm=μN。

          (2)靜摩擦力的大小要根據物體的受力情況和運動情況共同確定(“被動性質的力”),其可能的取值范圍是:0<f≤fm。

          判斷摩擦力是靜摩擦還是滑動摩擦的討論

          很多時候,對于一道涉及摩擦力的綜合力學題來說,我們無法根據題意立刻判斷出是靜摩擦還是滑動摩擦。

          這個時候,解題的第一步就是判定摩擦力的性質。這一步走不好或走錯了,后面就無法進行。

          大家可以參考2005年廣東高考物理第18題。我一般的思路是這樣的,請注意,這是物理網王尚老師個人的解析習慣,并不一定是最佳的解題思路。

          摩擦力示意圖

          首先假設是靜摩擦,兩者是整體,求整體的加速度。在用單獨一個物體(往往是分析僅受摩擦力的物體)的最大靜摩擦力(這個時候往往題目告知是滑動摩擦力),是否能夠提供此加速度。

          1,如果可以,假設成立,兩者之間是靜摩擦力。

          2,如果假設不成立,則必然是滑動摩擦力。

          這是高一上學期講得知識,希望大家不要認為我上面的分析是廢話。筆者非常負責人地告訴你,很多時候高三的孩子在這里復習的時候都有問題。王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高。歡迎微信teacherws咨詢。

          就像本文的標題那樣,在力學難題中分析就不是那么簡單了??赡?,這個題目中摩擦力(動還是靜是未知的)可能僅僅是4、5個力(甚至更多)中的一個。這個時候的判斷就非常復雜,需要通過上面的過程嚴格一步一步來冷靜思考。

          平衡摩擦力的實驗

          這個問題其實不好通過幾句話說明白,還是要結合一些典型例題來理解。在我的輔導書《物理自診斷》中有好幾道典型的牛頓運動定律與摩擦力綜合的例題,這些題還配有我的視頻解析,講解的非常清楚,建議同學們購買一本。點擊了解這本書。

          摩擦力方向的判定

          wuli.in摩擦力的方向判定有兩個方法,一個是書本上面的定義。即:摩擦力的方向總是阻礙運動方向或運動趨勢(方向)。

          另外一個就是假設法。

          假設界面是絕對光滑,那么會出現什么樣的情況,而這種情況與常規事實(或題意)不符;借此(摩擦力為“事實”提供動力)來判定摩擦力的方向。

          這種假設法對靜摩擦和滑動摩擦都成立。

          縱觀整個高一物理教學,力學摩擦力是一個難點。從高考物理命題時間來看,摩擦力與電場、電磁感應結合的問題。

          特別是物理試卷中的解答題涉及到由靜摩擦轉化為滑動摩擦力的臨界問題,摩擦力做功與摩擦生熱等問題的分析,是一個難點,同時也是很多同學的扣分點,摩擦力的學習大家一點要引起足夠的重視。

          摩擦力

          摩擦力做功的特點

          (高一物理wuli.in下學期機械能學完后可看該部分)摩擦力做功是比較復雜的,同學們可以看王尚老師書物理自診斷中的視頻,有專門的視頻講解。王尚老師總結了一些重要的結論,同學們可以自己推導下。

          (一)靜摩擦力做功的特點

          1.靜摩擦力可以做正功,也可以做負功,還可以不做功。

          2.在靜摩擦力做功的過程中,只有機械能的相互轉移(靜摩擦力起著傳遞機械能的作用),而沒有機械能轉化為其他形式的能。

          3.相互作用的系統內,一對靜摩擦力所做功的代數和總為零。 

          (二)滑動摩擦力做功的特點

          1.滑動摩擦力可以不做功

          若相對運動的兩物體之一對地面靜止,則滑動摩擦力對該物體不做功。

          2.滑動摩擦力可以做正功

          如貨車車廂內放一木箱,貨車突然加速,木箱相對貨車向后滑動,但相對地面向前運動,則貨車對木箱的滑動摩擦力做正功。

          3.滑動摩擦力可以做負功

          上例中木箱對貨車的滑動摩擦力對貨車做負功。

          4. 相互作用的系統內,一對滑動摩擦力所做的功總不為零,其絕對值恰等于滑動摩擦力與相對位移的乘積,即等于系統損失的機械能。

          5.一對滑動摩擦力做功的過程中,能量的轉化有兩種情況:一是相互摩擦的物體之間機械能的轉移;二是機械能轉化為內能,轉化為內能的量值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積。

          學生靜摩擦力問題提問與王尚老師回復

          下方內容,來自某高一學生的物理問題提問與王老師的答疑回復。

          王尚老師對摩擦力問題的答疑

          學生問題:王尚老師您好,在一些綜合題中,我不知道如何確定到底是靜摩擦力還是滑動摩擦力,這種情況該怎么辦?

          王尚老師答疑:請問您一下,我的輔導書《物理自診斷》中的題做了嗎,配套的視頻看了嗎?

          學生回復:王老師您好,我題都做了,沒做對的看了答案就懂了,您的視頻我沒有看。主要還是沒有時間,學校布置的作業太多了。

          王尚老師答疑:您好,我希望您看視頻,因為里面有我解題思路的引導,這是這本書的精華所在。習題題都做了,甚至是做對了,也未必代表深刻理解了,更不能說明這部分內容就絕對沒有問題了。通過看視頻,再溫習一遍自己的解題思路豈不是更好?這難道不是好的學習過程嗎?課后的物理學習,并不是就是做題,您說呢?

          學生回復:王老師您說的很正確。我有空多看視頻,確實您的視頻講解非常好。

          王尚老師答疑:我希望您有空能多看看視頻,如果不是精選題,不會入圍這本書,我也不會為之錄制視頻。要知道,平均下來一段兒十分鐘的視頻,我需要錄制兩個半小時啊。我為什么費這么大的力氣錄制視頻,是因為這道題有東西要講,我認為有些想法我有必要和學生們一起探討下。

          學生回復:沒想到您錄制視頻這么辛苦。

          王尚老師答疑:談不上辛苦,其實物理教學視頻的時間和投入時間比,與拍電影和拍電視劇差遠了。下面我來回復你的問題:很多的力學綜合題中受力分析是第一步,力都沒有搞懂,后面肯定是混沌的,特別是摩擦力性質判定是個重要考點。這類問題主要是圍繞判定摩擦力到底是什么類型的摩擦展開的。我建議,你這樣來分析: 首先假設摩擦力為靜摩擦力,把兩者看做整體,根據牛頓動力學求解加速度,再單獨分析一個物體,看此物體所受摩擦力是不是比最大靜摩擦力小些,如果是,假設就成立,兩者間為靜摩擦力;如果比最大靜摩擦力還要大,那么就是滑動摩擦力。 請你看《物理自診斷》這些題已經所有題的視頻講解,進一步吃透這個考點:

          《物理自診斷》專題4的例1,例7,例8,《物理自診斷》專題5的例1,例4,例5,例10,《物理自診斷》專題11的例1,例3,例5,例7。

          把這些題都做一遍,匯總到一起,看一遍視頻都搞懂解題思路,高考物理的摩擦力基礎部分就絕對過關了。當然了,后面下學期我們還要去研究能量,要研究摩擦生熱(也是