高中物理疑问!高手、老师进来!为什么2种情况摩擦力会相反?

作者&投稿:闽育 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高中物理关于摩擦力的一点疑问~

对于公式f=Fn*u这个算摩擦力的公式,如果一个物体静止,接触面之间存在动摩擦因数,又存在压力,那么这样是否意味着此物体应该是运动的(不是。动摩擦因数,从字面上看就能看出这是一个和运动有关的系数,但是这个因数不会因为物体运动与否而存在或消失,它只和发生接触的两物体的材料和表面粗糙程度等有关系。所以如果一个物体静止,并且没有和它接触的物体发生相对滑动,那么就不存在滑动摩擦力。但是如果物体运动并且没有和它接触的物体发生相对滑动,那么使它运动或者保持它运动的力是静摩擦力。),或者说如果物体是静止的,其接触面的动摩擦因数一定是0?(不是。动摩擦因数客观存在,和运动与否没有关系。)
比如一个木块B上面放着一个木块A,此时拉动木块B,让AB整体发生运动,那么AB之间的接触面没有摩擦力(如果AB整体作匀速直线运动,则AB之间没有摩擦力,前提空气阻力为零,否则AB之间会存在一个和空气阻力等大方向相反的静摩擦力。如果AB整体作匀加速运动,则AB间一定有一个静摩擦力,不考虑空气阻力的情况下这个静摩擦力的大小满足牛顿第二定律。),但是动摩擦因数可不可能是0?(不可以是0,理由同上)
或者说可以理解为动摩擦因数是一种比值,只有在运动的情况下才会有,但静止时书上说气质也不为0呀?(理由同上)

分析:
  考虑选项(A):质量为m的购物车受到三个力:人的水平推力F、斜面对它的弹力FN和重力mg,这三个力共点平衡,故有F:sin(180-30)°=mg:sin(90+30)°,
∴小张对购物车的推力大小为:F=mgtan30°,选项(A)对
  考虑选项(B):因为购物车和人都没滑动,故为静摩擦力,又因购物车与扶梯间的摩擦忽略不计,所以扶梯对小张的摩擦力一定等于购物车反过来给小张的一个水平向左推力F沿斜面向下的分力及小张自身的下滑力,
即  f=Mgsin30°+Fcos30°=Mgsin30°+mgtan30°cos30°=(M+m)gsin30°
根据牛顿第三定律可知:小张对扶梯的摩擦力大小为(M+m)gsin30°,方向沿斜面向下。
  选项(B)也对
  考虑选项(C):购物车反过来给小张的水平向左的力F沿垂直斜面向上的分力为:
  Fsin30°。故扶梯对小张的摩擦力大小为:
f=μ(Mgcos30°+Fsin30°)=μ(Mgcos30°+mgtan30°sin30°),因此选项(C)错
  考虑选项D:小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律可知必定大小相等、方向相反,与物体是否处于平衡状态无关。因此D错误
有网友提出想要一个图,补一下吧:

第一种情况,将两个物体作为整体,整体相对地面向右运动,所以整体受到地面给的摩擦力方向是水平向左的,即地面对B的摩擦力方向是水平向左。

第二种情况,可设想物体D不动,当C加速下滑时,看看D有哪个方向的运动趋势。
将CD作为整体,用正交分解法做,在水平方向C有向右的加速度分量,所以整体必须要有水平向右的外力(注意不是内力),这个水平外力只能是地面对D的摩擦力,所以地面对D的摩擦力方向是水平向右的。

首先对第一种情况:F=ma,只能说明合力向右,不能说明摩擦力方向,故只能单独分析,B向右运动,说明A对B施加向右的摩擦力,故B在A施加的摩擦力下往右运动,所以地面对B的摩擦力向左。
第二种情况:对C分析,由F=ma知,C的合力沿斜面向下,而C只可能受一种力,就是D对C的摩擦力,所以D对C的摩擦力沿斜面向下,反之,C对D的摩擦力沿斜面向上,
对D分析,受一沿斜面向上的力,分解后,有一水平向左的力,所以地面的D的摩擦力向右

第一个不需要赘述了啊,整体向右运动,B相对于地面运动方向向右,所以摩擦力与相对运动方向相反,就是向左呗。
第二个用整体法,CD构成整体,水平方向上不受外力,故整体加速度为0,,但是C分解加速度可知,有向右的加速度,故D必须有向左的加速度才能抵消。故很容易想象,假设下面是光滑的,那么此时D一定会向左运动,因为加速度方向向左。当地面不光滑使,D不运动,说明是因为收到一个向右的摩擦力才使得D没有向左运动。

第一个应该很容易理解吧,地面的摩擦力与其相对运动的方向相反,所以向左。第二个,你用的是整体法分析,那就用整体法,把C,D看作整体那么该整体在竖直方向和水平方向均有加速度(水平方向的加速向右),而整体的重力和地面支持力产生的加速度在竖直方向上,故产生水平向右的加速度的力只能是摩擦力,当然从产生的加速度方向可确定方向向右。第二个用隔离法也可以分析的。希望对你有所帮助。

第一种摩擦力向左显然。
对于第二种,C在斜面方向加速运动,说明C重力在斜面方向的分力大于D对C的摩擦力。D受到的力为C对它的压力,以及C对它的摩擦力,C对D的摩擦力与D对C的摩擦力大小相等,方向相反,因此D受到C的作用力为C对D的摩擦力与C对D的压力,由于摩擦力小于C在斜面方向的分力,因此,D受到来自C的力为斜向左,因此摩擦力向右,画图可以明显看出来。


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