【知识点详解】
1. **摩擦力的性质与方向**
- 摩擦力并不总是与物体的运动方向相反,它可能与物体的运动方向相同、相反或垂直。例如,在汽车转弯时,静摩擦力提供向心力,指向圆心,与运动方向垂直。
- 静摩擦力的方向可以随物体运动状态改变而改变,它可以是动力也可以是阻力。例如,运动员跑步过程中,起跑时地面对脚的静摩擦力与运动方向相同,起到推动力的作用。
2. **静摩擦力与滑动摩擦力**
- 静摩擦力存在于两个相对静止的物体之间,它的大小可以变化,但不超过最大静摩擦力。在苏炳添跑步的例子中,后脚蹬地时受到的静摩擦力是向前的,而前脚落地时受到的静摩擦力是向后的,帮助维持身体平衡。
- 滑动摩擦力是两个相对滑动的物体之间的力,其大小一般由动摩擦因数决定,方向与相对滑动的方向相反。
3. **摩擦力的计算**
- 动摩擦因数是衡量物体间滑动摩擦力大小的系数,通常用 μ 表示。滑动摩擦力 f = μN,其中 N 是正压力(即垂直于接触面的力)。
- 当外力不足以克服最大静摩擦力时,物体保持静止,物体受到的静摩擦力与外力大小相等,方向相反。例如,在图甲和乙中,对物体 A 和 B 的摩擦力分析表明,静摩擦力或滑动摩擦力的大小取决于施加的力和物体的状态。
4. **摩擦力与变力的关系**
- 当作用在物体上的力随着时间变化时,物体所受的摩擦力也会相应变化。如问题4所示,当水平力 F 增大时,静摩擦力会逐渐变为滑动摩擦力,且大小随F的变化而变化。
5. **弹簧与摩擦力的结合**
- 弹簧系统中,物块能保持静止时,弹簧的弹力与最大静摩擦力平衡。如问题5所示,通过最大静摩擦力和弹簧伸缩量的关系,可以计算出弹簧的劲度系数。
6. **摩擦力与运动状态的关系**
- 物体 A 受摩擦力作用且与 A 运动方向相反的情况出现在物体受到阻碍其运动的力时。如图甲所示,当 A、B 相对静止向右匀速运动时,如果B相对于A有向左的趋势,A受到的摩擦力将向右阻止这种相对滑动。
摩擦力是一个复杂而重要的物理概念,它与物体的运动状态、接触面的性质以及外力的大小紧密相关。在解决实际问题时,需要灵活运用摩擦力的性质和计算方法。通过高考物理的一轮复习,学生可以深入理解摩擦力,并将其应用到各种物理场景中。