地面与静止斜面体间摩擦力的专题探讨.doc

地面与静止斜面体间摩擦力的专题探讨姓名:肖贤忠学科:高中物理职称:中教一级手机号码:**********地址:湖南省郴州市王仙岭社区邮编:423000地面与静止斜面体间摩擦力的专题探讨[内容摘要]本文就高三物理中的一个难点问题作了深入的专题分析,意在帮助学生由易到难,由浅入深,系统化地理解和掌握此类问题的分析方法,并希望学生能由此得到启发,在平时的学****中注意养成研究的****惯,培养兴趣。同时也希望能给高三一线教师在讲述这类问题时提供些参考和借鉴。[关键词]摩擦力、隔离法[正文]在多年的教学实践中,特别是高三物理教学实践中,常常能感受到学生在学****摩擦力时的困惑,复杂的受力分析,各种各样的情境,各种不同的条件,思维定势的影响,都会对学生的正确分析造成巨大的障碍。特别是涉及到多个物体间的静摩擦力,由于其相互关联,又静止不动,看不到具体明显的表象特征,即使是物理成绩不错的学生,仍然感到刺手。本文就该难点问题做一专题分析,结合课堂教学实录,探讨一下问题的各种情形,常用的方法,学生的困惑。在教学实践中,为便于学生理解,问题应从易到难,从简到繁,系列化,系统化,否则学生容易相互混淆,并形成思维定势,看不到问题的实质。问题:如图示,一粗糙斜面体B在水平地面上静止,物块A也静止于斜面上,试分析地面对斜面体B的静摩擦力的情况。分析:把A、B看成一个整体,该整体处于平衡状态,系统所受合外力为零,系统只受地面的支持力和重力,如图示:AB之间的相互作用力为内力。地面对物体无摩擦力,否则系统将失去平衡。但是,单纯的整体法并不能消除学生的疑惑,很多同学感觉A物体有下滑的趋势,必拖动B物体有左移的趋势,所以地面对B应有向右的摩擦力。这种想法很自然,出错的地方是分析不全面,不应匆忙否定学生的想法,我们应顺着学生的想法进一步探讨:对A物体受力分析如右图:注意支持力与摩擦力的合力竖直向上与重力平衡。也可以认为摩擦力与重力沿斜面向下的分力平衡了,而斜面对A的支持力与重力的垂直分量平衡了。那么对B物体呢?看下方受力图:B物体受重力,支持力,A物体对它的压力和摩擦力,注意到B物体受到的摩擦力和压力分别是A物体受到的摩擦力与支持力的反作用力,因此,这两力的合力竖直向下,正因为如此,B物体并没有左移或右移的趋势,所以地面对B物体不会产生摩擦力。拓展一:若A物体在静止的斜面上匀速下滑,地面对静止的斜面体有摩擦力吗?分析:A物体在斜面上匀速下滑时,A物体和B物体的受力情形与A物体静止时的情形是一样的,这一点学生很容易理解。拓展二:若A物体在静止的斜面上加速下滑,地面对静止的斜面体有摩擦力吗?分析:A物体加速下滑,说明A物体受到的重力沿斜面向下的分力大于斜面对A的摩擦力,即摩擦力偏小,支持力与摩擦力的合力不再竖直向上,而是偏左,变成如下图所示:与此相对应,斜面体B受力情况也发生了相应的变化。如图:摩擦力与压力的合力也不再竖直向下,而是偏右,从而促使斜面体有右移的趋势,故地面对B产生向左的摩擦力。同理学生很容易分析出减速下滑的情形。拓展三:物体A原本在静止的斜面体上匀速下滑,现对A物体施加一平行于斜面向下的推力F,地面对斜面体有摩擦力吗?由于又多了一个力,学生普遍感觉难度加大了,我们仍用隔离法来分析:不加推力时,A匀速下滑,说明A处于平衡态,受力如下图对应的B物体受力如图右:施加推力后,A物体加速下滑,但B物体的受力情况却没有发生任何变化。理由是推力F是平行于斜面的,故A对B的压力没变,所以滑动摩擦力也没变,这两力的合力也就没变,仍竖直向下,B照样没有左右移的趋势,所以地面对B不会产生摩擦力。拓展四:物体A原本在斜面体上匀速下滑,现对A物体施加一垂直于斜面向下的推力F,地面对斜面体有摩擦力吗?沿着以上的思路分析,对B体来说,由于A对B的正压力加大了,所以滑动摩擦力也同时加大了,仔细观察,发现这两力的合力的方向却没有发生变化。理由是由f=µN知:N扩大多少倍,则f也同比例扩大多少倍,f与合力F的夹角β不会变,因为tanβ=N/f=1/µ.所以合力变大了,而合力的方向却没变,仍是竖直向下的,所以斜面体B并没有左右移的趋势,地面也就不会对斜面体B产生摩擦力。如图:拓展五:如图示,物体A原本在静止的斜面体上匀速下滑,现对A物体施加一与斜面成θ角的向下的推力F,地面对静止的斜面体有摩擦力吗?分析:问题看似复杂了,但如果我们仔细观察就会发现:如果把力F沿平行斜面和垂直斜面两个方向分解,依次观察它的两个分力就会不难发现,那分别是本文中拓展三和拓展四的情形。所以地面对斜面体仍不会产生摩擦力。拓展六:如图示,物体A原本在静止的斜面体上匀速下滑,现对A物体施加一平行于斜面向上的推力F,在物体A速度减为零之前,地面对静止的斜面体有摩擦力吗?分析:物体A速度减为零之前,A仍在下滑,A对斜面体的作用力没有发生