高中物理论文《运用假设法,分析摩擦力》

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运用假设法，分析摩擦力



摩擦力存在与否，可以运用“假设法”分析。摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种，静摩擦力与外力抗衡，而滑动摩擦力和滚动摩擦力与正压力和接触面的粗糙程度有关。这些都是对摩擦力的重要理解，许多同学往往理解程度不够而造成实际应用中困难重重，错误不断。

例1 如图1所示，是商场的电梯在匀速向上运动，站在电梯上相对电梯静止的人受到的作用力有（ ）

A.重力和支持力

B.重力、支持力和水平向右的摩擦力 C.重力、支持力和水平向左的摩擦力 D.重力、支持力和斜向上的摩擦力

点拨：此题主要考查物体的受力分析以及和运动之间的关系。题中明确告诉电梯“匀速运动”，而电梯上的人相对电梯是“静止”的，这样人也作匀速运动。根据牛顿第一定律：物体不受外力作用（或所受合外力为零），物体将保持静止或匀速直线运动状态。人既然保持匀速直线运动状态，则他所受的合力为零。接着再对物体受力进行分析，物体受到竖直向下的重力和电梯平面对人竖直向上的支持力，关键是，人是否还受到电梯表面对他的摩擦力？这样就有了不同的答案：有人认为电梯上的人在向右运动，因为力是改变物体运动状态的原因，所以受到向右或斜向上方的摩擦力，因此很容易就选择了B或D；有人认为摩擦力应该与物体的相对运动或相对运动趋势相反，人向右运动，所以摩擦力向左，因此也就直接选了C。仔细分析发现这些选择都是错误的，他们都忽略了对人的运动状态的了解。实际上人的匀速运动状态可以分解为水平和竖直两个方向上的匀速直线运动，即：竖直方向上的向下的重力和竖直向上的支持力是一对平衡力，竖直方向上的合力为零，做匀速直线运动。如果水平方向上受到外力（比如摩擦力）的作用，人要保持匀速直线运动，必须有另外一个外力与之抗衡，包括若受到斜向上的摩擦力，这个摩擦力可以分解到水平方向上，并要求存在一个水平方向外力与之抗衡，才能让人保持匀速直线运动状态，综观所有人受力的各种可能，都不可能再有一个力与摩擦力的作用相抵消，所以摩擦力存在的假设不成立。这样，正确的答案就显而易见了：人仅受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用。

答案：A

例2 如图2所示，小明同学用200N的力沿水平方向推着重600N的木箱在水平地面上做匀速直线运动，如果小明突然将推力增大到300N，则此时地面对木箱的摩擦力大小为（ ）

A.600N B.200N C.500N D.300N



v

图1

图2




点拨：许多同学容易选择C或D，这是因为对决定滑动摩擦力大小的因素未能掌握，或者对推力增大前后的两种状态未进行分析，仅凭感觉导致错选。推力增大前，木箱受到四个力的作用，分别是竖直方向上地面对木箱竖直向上的支持力和木箱竖直向下的重力，水平方向上人对木箱水平向右的推力和与运动方向相反地面对木箱水平向左的摩擦力。根据木箱做匀速直线运动可知，重力和支持力相互平衡，推力和摩擦力相互平衡，所以摩擦力等于200N，当推力增大后，支持力依然等于重力，木箱与地面之间的压力没有变，木箱和地面接触面的粗糙程度也没有发生改变，由此可以判断地面对木箱的摩擦力大小不变。

答案：B

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