疊放物塊間的摩擦力分析

1、疊放物塊間的靜摩擦力分析長(zhǎng)沙市天心區(qū)第一中學(xué)曹昌平疊放物塊間是否有靜摩擦力及靜摩擦力的方向?qū)W(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的難度，我們先假設(shè)接 觸面是不光滑的，兩物體間有彈力。根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件，本文從多個(gè)角度去討論，從而 確定靜摩擦力的有無(wú)及方向。下面就這個(gè)問(wèn)題分二種類型進(jìn)行分析。1、兩物塊保持相對(duì)靜止，不受拉力一起運(yùn)動(dòng)兩物體一起運(yùn)動(dòng)，如圖，可能是向右勻速運(yùn)動(dòng)，也可能是向右做減速運(yùn)動(dòng)。（1） 如向右勻速運(yùn)動(dòng)，假設(shè) a、b 之間光滑，由于慣性，a 可以 繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以 a 與 b 之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明也沒(méi)有相 對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)?？芍琣 不會(huì)受 b 給 a 的摩擦力，同理，把 a、b 看成 一個(gè)整體，

2、地面也必不給 b 摩擦力，b 與地接觸處必光滑。（2） 如兩物體向右做減速運(yùn)動(dòng)，假設(shè) a、b 之間是光滑的，則 av將相對(duì)于 b 向前滑動(dòng)，說(shuō)明 a 有相對(duì)于 b 向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，可知 a 必受到向左的靜摩擦力。 例練 1：如圖所示,一輛汽車在平直公路上向右運(yùn)動(dòng),車上有一木箱,試判斷下列情況中,木箱所受摩擦力的方向：(1) 汽車剎車時(shí)(二者無(wú)相對(duì)滑動(dòng));(2) 汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(二者無(wú)相對(duì)滑動(dòng));解析：把木箱與汽車看成疊放的 a、b 物體。類比上面的分析可知(1)車剎車時(shí),木箱受到向左的靜摩擦力。(2)木箱隨汽車一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),木箱不受摩擦力。2、兩物塊保持相對(duì)靜止，其中有一物體受拉力作用當(dāng)兩個(gè)

3、物體疊放，其中一個(gè)物體受到拉力作用時(shí)，有如下兩種形式（a）、（b）。試從以下幾種情況討論：（1） a、b 物體一起向右勻速運(yùn)動(dòng)（2） a、b 物體勻保持靜止（3）a、b 物體一起向右做加速運(yùn)動(dòng) （4）a、b 物體一起向右做減速運(yùn)動(dòng)a b（5）a、b 物體一起向左做減速運(yùn)動(dòng)分析：a、b 兩物體相對(duì)靜止，a、b 間如有摩擦力則為靜摩擦力，a 物體受到摩擦力有無(wú)及 方向分析對(duì)比如下表。勻速靜止abab原理、方法二力平衡二力平衡二力平衡二力平衡分析假設(shè) a 物體受摩擦力，則 a 物體不能保持平衡狀態(tài)。 a 物體要保持平衡狀態(tài)，則 必須受向左的靜摩擦力。 假設(shè) a 物體受摩擦力，則 a 物體不能保持平衡

4、狀態(tài)。 a 物體要保持平衡狀態(tài)，則 必須受向左的靜摩擦力。有無(wú)摩擦無(wú)有無(wú)有方向向左向左小結(jié)勻速和靜止 都是平衡狀 態(tài)，可以通過(guò) 二力平衡來(lái) 確定物體是 否受靜摩擦 力。向a 物體要做加速運(yùn)動(dòng)，要有物體做變速右a牛頓運(yùn)動(dòng)定律向右的合外力，所以定會(huì)受有向右運(yùn)動(dòng)，可以通加到向右的摩擦力。過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)摩1231 21 23速b 物體要做加速運(yùn)動(dòng)，b 必定律結(jié)合受向右減速bab牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律定受到 a 給 b 向右的摩擦 力，所以 a 受到向左的摩擦 力，且 f 與 f 不相等。a 物體有向左的加速度，則 必受向左的靜摩擦力。a 物體要產(chǎn)生向左的加速 度，合外力必向左，即摩擦 力向左

5、，且 f 與 f 的合力向有有有向左向左向左力情況進(jìn)行 分析，對(duì)于相 對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 則淡化考慮。左。a牛頓運(yùn)動(dòng)定律a 物體有向右的加速度，則 必受向右的靜摩擦力。（1）b 與地面光滑，由于 b 向左減速，則 b 肯定受 a 給 b 向右的摩擦力，可知，a有有向右向左向左受向左的靜摩擦力。減速b牛頓運(yùn)動(dòng)定律（2）b 與地面 之間不光滑，無(wú)b 相對(duì)于地向 左運(yùn)動(dòng)，受向 右的滑動(dòng)摩擦 力 f，產(chǎn)生向 右的加速度。有有向右向左例練 2：三個(gè)相同物體疊放在一起，置于粗糙的水平面上，物體間接觸面不光滑，如圖所示， 現(xiàn)用一水平力 f 作用于 b 上，三物體仍靜止，下列說(shuō)法正確的是（）a b 對(duì) a 有摩擦力作

6、用b b 受到 a、c 摩擦力的作用c b 只受到 c 的摩擦力作用d 地面對(duì) c 有摩擦力作用，大小等于 f解析：把 b、c 看成一個(gè)整體，這是 a 類形式，可知 a 不受摩擦力，把 a、b 看成一個(gè)整體， 這是 b 類形式，則 b、c 間有摩擦力，把三個(gè)物體看成一個(gè)整體，則 c 受地面的摩擦力，方 向向左，據(jù)二力平衡，地面對(duì) c 的摩擦力與 f 大小相等。故答案 cd 正確。例練 3：2014江蘇卷如圖所示，a、b 兩物塊的質(zhì)量分別為 2m 和 m，靜止疊放在水平 地面上a、b 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，b 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.最大靜摩擦力等于滑動(dòng) 摩擦力，重力加速度為 g.現(xiàn)對(duì) a 施加一

7、水平拉力 f，則( )a 當(dāng) f2mg 時(shí)，a、b 都相對(duì)地面靜止b 當(dāng) fmg 時(shí)，a 的加速度為gc 當(dāng) f3mg 時(shí)，a 相對(duì) b 滑動(dòng)d 無(wú)論 f 為何值，b 的加速度不會(huì)超過(guò)g解析：設(shè) b 對(duì) a 的摩擦力為 f ，a 對(duì) b 的摩擦力為 f ，地面對(duì)b 的摩擦力為 f ，由牛頓第三定律可知 f 與 f 大小相等，方向相反，f 和 f 的最大值均為 2mg， f 的最大值為mg.故當(dāng) 0fmg 時(shí)，a、b 均保持靜止；繼續(xù)增大 f，在一定范圍內(nèi) a、b 將相對(duì)靜止以共同的加速度開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)當(dāng) a、b 恰好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的拉力為 f，加速度 為 a，則對(duì) a，有 f2mg2ma，對(duì) a、b 整體，有 fmg3ma，解得 f3mg， 故當(dāng)mg3mg 時(shí)， a 相對(duì)于 b 滑動(dòng)由以上分析可知 a 錯(cuò)誤，c 正確當(dāng) fmg 時(shí)，a、b 以共同的加速度m開始運(yùn)動(dòng)，將 a、b 看作整體，由牛頓第二定律有 fmg3ma，解得 a，b 正確對(duì) b 來(lái)說(shuō)，其所受合力的最大值 f 2mgmgmg，即 b 的加速度不會(huì)超過(guò)g，d 正確從上面的分析可知，在研