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物体受静摩擦力一定静止吗(物体静摩擦力怎么求)

导语:高中物理解题小技巧(3)——物体受静摩擦力的方向和大小判断

物体受静摩擦力的方向和大小判断

静摩擦力是被动的接触力(即只能在两个相互接触的物体之间产生),其大小、方向往往不易直接判断,需要与物体的运动状态相结合,通过牛顿定律来判断。

物体受力情况与物体运动状态联系的本质是:

"物体的受力情况决定了物体的运动状态;物体的运动状态反映了物体的受力情况。"这是判断静摩擦力有无以及产生的大小和方向的重要依据,其实质是牛顿第二定律。

根据牛顿第二定律,物体的运动中反映力作用效果的物理量就是物体的加速度a:

当物体运动的加速度为零时,就根据力的平衡方程判断;

当物体运动的加速度a不为零时,就根据牛顿第二定律F=ma判断。

例1、如图,斜面体p放在水平面上,物体Q放在斜面上,Q受到一个如图方向的水平作用力F,p和Q都保持静止,这时Q受到的静摩擦力大小为f1,p受到水平面的静摩擦力的大小为f2,现将力F逐渐变大,但不破坏Q、p的静止状态,那么f1、 f2如何变化?

例1

解:(1)P、Q整体处于静止状态(平衡状态),

若将p、Q合为一整体看(整体法),

则水平方向只受力F和水平面对p物的静摩擦力f2,

因为p、Q处于平衡状态

则有 f2=F,

当F增大时,物体仍然处于平衡,

仍有:f2 =F

∴ f2 变大

(2)分析Q物体的受力情况(隔离法),

如图,物体Q处于平衡状态,

而力F、支持力N和重力G也可以维持平衡,即合力为零,

所以这时无法判定静摩擦力f1的有无、大小和方向,

这样,当F增大时也无法判定f1是增大还是减小。

例1隔离法分析图

下面分情况进行分析:

(a)若F由零开始增大,则这时f1的方向为沿斜面向上,随着F的增大,f1减小;

(b)当F与N、G合力为零时,f1=0;

(c)当F继续增大时,则f1的方向变为沿斜面向下,随F的增大而增大。

例2、质量为m的物体置于传送带上,传送带与水平面的夹角为θ,当传送带运动时,物体相对

传送带始终保持静止,物体受的摩擦力方向如何?

例2

解:物体受力如图,

∵ 直接反映受力的运动学量为加速度a,而与速度无关。

∴ 物体相对传送带静止时,受传送带的支持力和物体的重力,

这两个力的合力产生的大小mgsinθ, 方向沿斜面向下,

根据牛顿第二定律,

其产生的加速度为大小为:gsinθ,方向为沿斜面向下。

例2分析图

在沿斜面方向上,根据牛顿第二定律分情况判断:

(1)当加速度方向为沿斜面向下时:

(a)且当传送带的加速度为a=gsinθ

物体受的静摩擦力为零;

(b)且当传送带的加速度为a>gsinθ

物体受的静摩擦力方向沿斜面向下;

(c)且当传送带的加速度为a<gsinθ

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上。

(2)当加速度为0时:

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上

(3)当加速度方向为沿斜面向上时:

物体受的静摩擦力方向沿斜面向上

例2中物体已知所受到的支持力和重力所产生的加速度,大小为gsinθ,方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律,当物体的加速度大小或方向发生变化的时候,这些变化都是由摩擦力产生的,因此就可以通过这些变化来判断摩擦力的方向。

(1)当物体加速度,大小为gsinθ,方向沿斜面向下,静摩擦力为0;

(2)当传送带的加速度为a<gsinθ且方向沿斜面向下或无论a的大小,方向是沿斜面向上,物体受的静摩擦力方向沿斜面向上,

(3)当传送带的加速度为a>gsinθ且方向为沿斜面向下,则物体受的静摩擦力方向沿斜面向下。

此题充分体现出来了,物体的受力情况决定了物体的运动状态;物体的运动状态反映了物体的受力情况。

总之,物体受什么样的力,就会做什么样的运动,这样就可以通过物体所做的运动情况来判断他所受到力的情况。

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