高一物理摩擦力难题及详解(从常识出发看待中学物理)
上接前文,下面我们来认识一种新的力——摩擦力,首先在日常生活中当我们提到“摩擦”这个动词的时候,不难想象这些情景例如板擦在黑板上摩擦,用脚在地面上摩擦等等你会很容易想到,对于摩擦这一个动词的前提,就是说你想要摩擦,第一步是什么,首先得有两个物体吧,其次还有重要的一点就是它们得相互接触吧,我来为大家讲解一下关于高一物理摩擦力难题及详解?跟着小编一起来看一看吧!
高一物理摩擦力难题及详解
摩擦力上接前文,下面我们来认识一种新的力——摩擦力,首先在日常生活中当我们提到“摩擦”这个动词的时候,不难想象这些情景。例如板擦在黑板上摩擦,用脚在地面上摩擦等等。你会很容易想到,对于摩擦这一个动词的前提,就是说你想要摩擦,第一步是什么,首先得有两个物体吧,其次还有重要的一点就是它们得相互接触吧。
有了这两个必要的前提,下面我还是从力的三要素方面来考究一下它。
大小和方向
像前面所讲的,与二力平衡的受力情况所对应的运动状态中所提的,当物体受平衡力时它的速度v不变,反过来当速度v不变时,我们可以得知它受的是平衡力。所以像教科书中所说的实验,弹簧测力计拉小木块,其实在生活中也有类似的例子,比如你推一个桌子,你的力量从小到大逐渐增加,当你用比较小的力F1推它时,桌子没有动,你很容易根据它的运动状态(静止)判断出它的受力情况(二力平衡),也就是说桌子由于受摩擦力而没有被推动,此时一对平衡力f摩=F1。当你再加大劲比如用F2推它时,你虽然能明确感觉到F2>F1,但你发现桌子仍旧没动,所以此时你很容易得到f摩=F2。这就很奇怪了,f摩=F2>F1=f摩。仔细思考发现摩擦力f本身好像是一个变量,会随着你推力的增加以同样的程度增加。接下来你再加劲去推桌子,在某一瞬间桌子突然动了,也就是说它有了一个速度v,根据前面所讲的,只有让桌子的速度v不变时,才可以确定它是受平衡力的作用。
这时你再仔细体会一下整个过程中摩擦力f的大小变化情况,好像就是f摩从零开始,随着推力逐渐增加,f摩逐渐增加,始终保持着桌子静止,直到某一时刻f摩再也没有能力阻止桌子的运动了,于是桌子开始动了,再后来f摩会保持某一恒定值不变。这里涉及两个运动状态,一是速度为零时静态摩擦力,根据之前讲的用运动状态确定受力情况,可以知道f摩的大小随推力的大小而改变,而且根据二力平衡条件可知它的方向是与推力完全相反并在同一条直线上的。这里要注意到,在考究静态物所受摩擦力的时候,你是难以用运动方向来判断摩擦力的方向的,只能说以运动趋势来判断,比如你向前推桌子,它虽然没动,但是会有一种运动的趋势。再例如拿起一个物块,把它推在竖直的墙上固定住,它由于受重力作用就会有向下运动的趋势,也可以得知它受摩擦力的方向向上。
当一物在另一物上滑动时,它们之间是滑动摩擦力,在考究滑动摩擦力时,同学们很容易好奇,两物之间摩擦力大小与什么有关,你可以现象一下如果你推一张桌子,当你的同学坐在上面时,你可能需要加把劲才能推得动,那么你很容易想到是因为有人使得桌子和地面接触面压力增大了,所以摩擦力就变大了。
同学们可以再想象一下,当你把桌子放在光滑的冰面上时,你再推它,可能就比在教室地面上容易得多,这也很容易想到是因为接触的物体不同了,也就是接触面之间的粗糙程度不同造成了这种区别。所以滑动摩擦力与接触面压力以及接触面粗糙程度有关系。
同学们还可以想象一下摩擦力与接触面的面积是否有关系呢?如何改进教科书上的实验去验证它?
下面谈谈摩擦力在生活中的应用,主要分为两个方面,有利和有害,这里所谓的利害其实是完全出于人类主观的一种认识,我们希望它减少甚至为零的就是有害摩擦力,例如交通运输工具的行驶。我们希望增大的就是有益摩擦力,例如交通工具的刹车制动系统,总而言之,无论是哪方面,改变摩擦力都是从两方面着手,就是接触面压力和接触面粗糙程度。
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