磨擦力的概念
中學(xué)數(shù)學(xué)課本選修一的第57頁有磨擦力的如下定義:
兩個(gè)互相接觸的物體,當(dāng)她們之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的時(shí)侯,都會(huì)在其接觸面上形成制約其相對(duì)滑動(dòng)的力,這些力稱作磨擦力。
廣義地物體在液體和二氧化碳中運(yùn)動(dòng)時(shí)也遭到磨擦力。磨擦力是我們身邊十分重要的一個(gè)力。
沒有磨擦力的世界是“慘不忍睹”的:一走路就摔跟頭,話鞋帶未能系緊,螺母釘和鐵釘難以固定物體……當(dāng)然,我們也不能覺得磨擦力都是有益的,例如工業(yè)上機(jī)械部件中軸承的磨擦和車輛汽缸內(nèi)的磨擦等,都是有害的。
磨擦力的形成條件
磨擦力的形成條件為:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢。這四個(gè)條件缺一不可,兩物體間有彈力是這兩物體間有磨擦力的必要條件而非充要條件。也就是說:沒有彈力就不可能有磨擦力,但有彈力不一定就一定有磨擦力。
以上雖是課本上十分重要的磨擦力概念的理解,但卻不是中考化學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。中考的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于闡述磨擦力的分類和方向的判斷。從分類來看,磨擦力可以分為滑動(dòng)磨擦力青河磨擦力兩種。
滑動(dòng)磨擦力
磨擦力的分類中,假如發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),則為滑動(dòng)磨擦力;反之,則為靜磨擦。下邊我們先來剖析滑動(dòng)磨擦力的大小。
滑動(dòng)磨擦力的大小必需要用公式f=μN(yùn)來估算。
(1)在接觸力中,必須先剖析兩個(gè)物體間彈力N,再剖析磨擦力的大小。
(2)有滑動(dòng)磨擦力的時(shí)侯才會(huì)用公式f=μN(yùn),其中的N表示物體間的壓力大小,不一定等于物體重力G。只有在水平面上N才有可能與重力mg一致。
靜磨擦力
二者之間只有運(yùn)動(dòng)趨勢,而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況的磨擦力稱之為靜磨擦力。
(1)必須明晰,靜磨擦力大小不能用滑動(dòng)磨擦定理f=μN(yùn)估算。嚴(yán)格來說,其最大值略小于滑動(dòng)磨擦力。但在大多數(shù)的考題中常常給出這樣的條件:靜磨擦力的最大值等于滑動(dòng)磨擦力,即fm=μN(yùn)。
(2)靜磨擦力的大小要依據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定(“被動(dòng)性質(zhì)的力”),其可能的取值范圍是:0
判定磨擦力是靜磨擦還是滑動(dòng)磨擦的討論
好多時(shí)侯,對(duì)于一道涉及磨擦力的綜合熱學(xué)題來說,我們未能按照題意立即判定出是靜磨擦還是滑動(dòng)磨擦。
這個(gè)時(shí)侯,解題的第一步就是判斷磨擦力的性質(zhì)。這一步走不好,前面難以進(jìn)行。
首先假定是靜磨擦,二者是整體,求整體的加速度。在用單獨(dú)一個(gè)物體(常常是剖析僅受磨擦力的物體)的最大靜磨擦力(這個(gè)時(shí)侯常常題目告知是滑動(dòng)磨擦力),是否還能提供此加速度。
1,假若可以,假定創(chuàng)立,二者之間是靜磨擦力。
2,假如假定不創(chuàng)立,則必然是滑動(dòng)磨擦力。
這是初三念書期講得知識(shí),希望你們不要覺得我里面的剖析是屁話。筆者特別負(fù)責(zé)人地告訴你,好多時(shí)侯初三的女兒在這兒備考的時(shí)侯都有問題。
如同本文的標(biāo)題那樣,在熱學(xué)困局中剖析就不是這么簡單了。可能,這個(gè)題目中磨擦力(動(dòng)還是靜是未知的)可能僅僅是4、5個(gè)力(甚至更多)中的一個(gè)。這個(gè)時(shí)侯的判定就十分復(fù)雜,須要通過前面的過程嚴(yán)格一步一步來冷靜思索。
磨擦力方向的判斷
磨擦力的方向判斷有兩個(gè)方式,一個(gè)是書本前面的定義。即:磨擦力的方向總是制約運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(方向)。
另外一個(gè)就是假定法。
假定界面是絕對(duì)光滑,這么會(huì)出現(xiàn)哪些樣的情況,而這些情況與常規(guī)事實(shí)(或題意)不符;以此(磨擦力為“事實(shí)”提供動(dòng)力)來判斷磨擦力的方向。
這些假定法對(duì)靜磨擦和滑動(dòng)磨擦都組建。
中學(xué)數(shù)學(xué)熱學(xué)中的磨擦力是一個(gè)難點(diǎn),尤其是和電磁學(xué)結(jié)合的時(shí)侯,涉及到由靜磨擦轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)磨擦力的臨界問題剖析。
磨擦力做功的特征
磨擦力做功是比較復(fù)雜的摩擦力原理公共設(shè)施,朋友們可以到化學(xué)網(wǎng)視頻區(qū)看我們的視頻,有專門的視頻講解。下邊我們化學(xué)網(wǎng)編輯總結(jié)了一些重要的推論,朋友們可以自己推論下。
一、靜磨擦力做功的特征
1.靜磨擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。
2.在靜磨擦力做功的過程中,只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移(靜磨擦力起著傳遞機(jī)械能的作用),而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他方式的能。
3.互相作用的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)靜磨擦力所做功的代數(shù)和總為零。
二、滑動(dòng)磨擦力做功的特征
1.滑動(dòng)磨擦力可以不做功
若相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體之一對(duì)地面靜止,則滑動(dòng)磨擦力對(duì)該物體不做功。
2.滑動(dòng)磨擦力可以做正功
如卡車車箱內(nèi)放一木架,客車忽然加速,木架相對(duì)卡車向后滑動(dòng),但相對(duì)地面向前運(yùn)動(dòng)摩擦力原理公共設(shè)施,則客車對(duì)木架的滑動(dòng)磨擦力做正功。
3.滑動(dòng)磨擦力可以做負(fù)功
上例中木架對(duì)客車的滑動(dòng)磨擦力對(duì)客車做負(fù)功。
4.互相作用的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)滑動(dòng)磨擦力所做的功總不為零,其絕對(duì)值恰等于滑動(dòng)磨擦力與相對(duì)位移的乘積,即等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能。
5.一對(duì)滑動(dòng)磨擦力做功的過程中,能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況:一是互相磨擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移;二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于滑動(dòng)磨擦力與相對(duì)位移的乘積。