刚体滚动中静摩擦力方向的直观判断方法与其作功问题

一.纯滚动中静摩擦力方向直观判断方法 相对静止的两个物体之间有相对滑动趋势时,则在两个物体的接触面(点)上就存在着阻碍相对滑动趋势的静 摩擦力,其方向与相对滑动趋势方向相反. 在刚体滚动中,物体间相对滑动趋势不象平动那样直观,静摩擦力方向不易给出.在图1中,质量为m,半径为 R的匀质实心圆柱体,受一水平外力F作用,在水平面上作纯滚动.作用在圆柱体P点处的静摩擦力方向由于相 对滑动趋势不明显,难以直接判定.为了能比较直观地确定滚动中静摩擦力方向,可以应用下述方法:先隔离研究 的滚动体,再设想 P点不受静摩擦力作用,然后找出在外…     

关于纯滚动时静摩擦力方向的一点评论

在一篇关于纯滚动中静摩擦力方向的讨论的文章(本刊本期甄钊文章《物体纯滚动时所受静摩擦力方向的讨论》)中,作者根据"静摩擦力的方向总是阻碍接触面之间的相对运动趋势"这一正确原     

一个判定静摩擦力的定性实验

静摩擦力属于被动力,它产生的条件是两物体相互接触、挤压,接触面粗糙,两物体有相对运动的趋势.因此,静摩擦力的大小和方向要由物体所受到的其他力以及物体的运动状态来决定.如何让学生深刻地理解这些知识点呢?我在教学实践中设计了一个能定性地判定静摩擦力的产生条件、大小和方向的学生实验,帮助学生加深对静摩擦力的理解.实验和教学设计的思路如下.     

静摩擦力随拉力增大而一定增大吗?

静摩擦力是力学中常见的摩擦力的一种形式,其定义是;当物体有滑动趋势但尚未滑动时,作用在物体上的摩擦力称为静摩擦力．关于静摩擦力的大小,好多教材举例都是静摩擦力随拉力的增大而增大．这样很容易使学生产生误解,即静摩擦力随拉力的增大而增大．但是容易忽视的是在某些特殊情况下,静摩擦力却随拉力的增大而减少,下面举例说明上述情况及条件． 例１．一个物体放在倾角为θ的斜面上,物体处于静止状态（如图１ａ所示）,此时物体共受到三个力的作用．重力ｍｇ,方向竖直向下．支持力Ｎ,垂直斜面向上．静摩擦力ｆ０,方向沿斜面向…     

转动圆盘上物体静摩擦力的方向

关于静摩擦力的方向问题,在各种物理教科书中都有明确地叙述:“静摩擦力f_0的方向总是沿着接触面并与物体相对运动趋势的方向相反。当物体处于静止的接触面上时,是很易理解和判断的。如果物体处于一个转动的圆盘上,对于初学者来说就有些困难了。他     

静摩擦力教学方法的探讨

当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时,就有静摩擦力产生.静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反,与接触面相切.为了帮助学生正确处理有关静摩擦力的问题,现介绍以下两种方法.1 根据静摩擦力产生的条件分析     

静摩擦力的分析

静摩擦力是力学教学中的一个难点,为了攻克这一难点,下面我根据自己多年的教学实践谈一下静摩擦力的教学。 1 分析判断静摩擦力 静摩擦力会阻碍物体间的相对运动趋势,因而相互接触的物体间有无静摩擦力取决于物体之间有无相对运动趋势,而物体之间有这种相对运动趋势和无这种相对运动趋势时,都处于静止状态,如何正确判定物体间的相对运动趋势呢?首先必须以给研究对象施加静摩擦力的那个物体为参照系,当运动趋势     

借助不倒翁“看见”水平转盘上物体所受静摩擦力的方向

通过定义推导出水平转盘上物体匀速圆周运动时静摩擦力的方向,然后通过实验中不倒翁的倾斜方向,形象、直观地展示出物体相对运动趋势的方向,从而判断出静摩擦力的方向.     

匀速圆周运动中静摩擦力方向的辨析

匀速圆周运动中静摩擦力方向的辨析张维诚（济南铁路机械学校２５００１３）摩擦力的概念是中专物理学习的难点之一．本文仅就匀速圆周运动中静摩擦力的方向问题进行分析，以供学习时参考．设一物体在水平转台上无滑动地与转台一起作匀速转动，如图１．此时转台面对物体的...     

静摩擦力方向的判断法

判断静摩擦力方向是高中物理教学的难点.新编高中物理第10页指出:"静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反".判断静摩擦力的方向,关键在于找出物体相对运动趋势的方向.     

摩擦力的常见错误分析

摩擦力是高中物理的重点，也是难点．对于物体之间是否有摩擦力、如何判断摩擦力方向、怎样计算摩擦力大小，不少人存在一些模糊的甚至错误的认识．正确理解摩擦力的关键首先在于认识运动与相对运动的区别；其次，判断静摩擦力方向和大小，先应分析物体的运动状态，再根据平衡条件或牛顿运动定律，而不是凭经验或感觉．下面对比较常见的错误进行归类分析．     

产生静摩擦力的两个物体一定相对静止吗

1提出问题在讲授高中静摩擦力的概念时,许多教师会向学生强调:"受静摩擦力的物体一定是静止的"这种说法是错误的,原因是没有指定参考系,只能根据教材上的摩擦力概念,加上"相对"二字,即"产生静摩擦力的两个物体一定是相对静止的"这才是正确的.但是,汽车在不打滑的情况下,驱动轮所受的摩擦力为静摩擦力,而此时受静摩擦力的物体——汽     

保持滚动无滑动的条件

圆柱、圆筒或圆球在曲面上滚动时,保持无滑动的条件是:滚动物体和曲面之间的最大静摩擦力fμ0要大于或等于维持滚动无滑动所需的静摩擦力f。设f和fμ0与质心运动方向相同时为正,相反时为负,则这一条件可表示为上式表示的保持滚动无滑动的条件很简单,但却往往被忽视。现在我们来分析由于忽视这一条件,在处理有关滚动的力学问题时,一些物理学教科书和习题集中出现的问题。 一、质量均匀的小球在圆环轨道上滚动 《物理学习题集》(北京大学物理系、中国科学技术大学物理教研室合编)第一册p.190刚体力学习题7-95全文如下“如图7-95所示,半径为r的…     

斜面上一个物体的平衡问题

问题:斜面上放一质量为m的物体,静止不动。在考虑摩擦力的情况下,重力分力P_1与静摩擦力f_1虽然大小相等、方向相反,但不在一直线上,为什么能平衡呢?图1所表示的物体受力情况正确吗?在什么情况下才能这样表示?如果将斜面逐渐抬高,物体在什么条件下开始滑动而不翻转?又在什么条件下翻转而不滑动?等等,新教师回答这些问题时遇到了困难。现在分析如下:     

对“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的商榷

《大学物理》1985年第2期发表的姚干和同志一文的第二部分“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的论点需要探讨与商榷. 第一,在问题提出部分,姚文认为:“在惯性参照系中,静止的圆柱体从斜面下滚过程中,静摩擦力不作功.而以质心为参照系时,重力、正压力均通过质心,它们对刚体转动能量没有贡献,而圆柱体转动只与静摩擦力有关,其转动能的变化必与摩擦力矩有关,这样就同静摩擦力不作功相矛盾了.” 我们认为,这里并无矛盾可言.力学中的功和机械能都是具有相对性的物理量.从不同的参照系去分析、计算同一力的功或同一物体的机械能,一般都有不同的结…     

谈摩托车在转弯中的倾斜

高速行驶的摩托车为什么只有倾斜车身，才能转弯呢?下面讨论这个问题．摩托车转弯时需要向心力F而其大小为mx^2／R．弯越急、车速越快，所需向心力就越大．向心力主要是地面对车轮的静摩擦力(如图1)．其方向指向圆弧的圆心，且与车的运动方向垂直，其作用点是路面与车轮的接触点．作用点随车轮的滚动而不断地变化．只要摩托车转弯所需的向心力不超过路面对车轮的最大静摩擦力，车就不会冲出赛道并横向滑倒．     

关于超距作用

人类关于力的概念最初是由于观察物体在直接接触时所发生的相互作用而产生的.这种“接触作用力”的观念曾经处于统治地位,成了人们的一般常识.虽然重力现象和磁力现象早为人们所知,但是并没有想到这些现象有什么“非接触”作用的性质.只是在牛顿理论中才清楚地告诉人们,万物之间存在着一种吸引力,这个力的方向在物体之间的连线上,大小与物体间的距离的平方成反比;在某一时刻作用于物体上的力只决定于同一时刻其他物体的位置,而与物体的速度和加速度无关;远离物体之间引力信息的传递不需要时间.这就是牛顿瞬时超距作用力的基本特征.“超距作…     

应用动量守恒定律应注意的两个问题

动量守恒定律是基本物理定律之一,用它来解决一些变力问题,如打击、碰撞、爆炸以及变质量的问题是比较方便的．牛顿第二定律解决这类问题往往表现出无能为力．但是不少学生对该定律的一些基本概念缺乏深刻的认识,在应用这一定律中往往出现一些共同的错误．我们将这些错误归为两类,并给出避免这两类错误的方法． 一、参照系的一致性 动量守恒定律是研究物体的动量变化之间的关系,物体的动量大小和方向决定于描述物体的速度的大小和方向．而描述物体运动的速度又必须依据于参照系的选择．因而,在应用动量守恒定律研究由几个物体组成的物…     

斜面上一个物体的平衡问题

问题:斜面上放一貭量为m的物体,静止不动。在考虑摩擦力的情况下,重力分力P_1与静摩擦力f_r虽然大小相等、方向相反,但不在一直线上,为什么能平衡呢?图1所表示的物体受力情况正确吗?在什么情况下才能这样表示?如果将斜面逐渐抬高,物体在什么条件下开始滑动而不翻转?又在什么条件下翻转而不滑动?等等。新教师回答这些问题时遇到了困难。现在分析如下: 对于一个不能看作成为貭点的物体来说,图1的分析是不正确的。物体在斜面上的平衡不是受了两对正交力的作用,而是受到两对力偶的作用(图2)。一对力偶是重力分力P_1与静     

思考题及解答28例

思考题及解答２８例１．把一个质量为。的物体放在水平地面上，当物体受到一个从零开始逐渐增大的水平推力Ｆ作用时，物体和地面间的摩擦力ｆ如何变化？答：当推力为零时，物体和水平地面间无相对运动趋势，所以静摩擦力也等于零．此后，随着推力Ｆ的由小变大，静摩擦力人...