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如何正確理解“相對運(yùn)動趨勢”
眾所周知,準(zhǔn)確判斷靜摩擦力是否存在是高中學(xué)生頗感困難的問題,這是因?yàn)椤跋鄬\(yùn)動趨勢”是分析判斷靜摩擦力是否存在的關(guān)鍵,因此,靜摩擦力的準(zhǔn)確判斷問題實(shí)質(zhì)上也就是對“相對運(yùn)動趨勢”的理解問題了.
所謂“相對運(yùn)動趨勢”,就是想有相對運(yùn)動,但沒有實(shí)際的相對運(yùn)動(但物體對地不一定沒有運(yùn)動).
更確切地說,沒有相對運(yùn)動的時(shí)刻為相對速度為零的時(shí)刻,想有相對運(yùn)動的時(shí)刻為相對速度不為零的時(shí)刻.根據(jù)加速度的概念可知,在想有相對運(yùn)動的過程中,兩物體必有相對加速度,所以,“相對運(yùn)動趨勢”就是指相對加速度,趨勢的大小就是指相對加速度的大。
其次還需明確:“想動加速度”[1]的概念,是指除靜摩擦力以外物體所受的所有外力在想動方向上的合力所產(chǎn)生的對地的加速度.
由以上所談到的“趨勢”和“想動加速度”可知:要使物體間沒有“趨勢”,則只需將另一個(gè)物體想方設(shè)法使之具有上面所談到的“想動加速度”即可,這樣它們之間就沒有相對加速度,也就沒有相對運(yùn)動趨勢,故也就沒有靜摩擦力.所以,把相對運(yùn)動趨勢理解為相對加速度并用它來判斷靜摩擦力是否存在,既準(zhǔn)確又科學(xué).
若物體間的相對加速度為零,則兩物體間必存在著靜摩擦力;相對加速度越大,則趨勢越大,靜摩擦力也就越大.
若物體間的相對加速度為零,則趨勢為零,靜摩擦力也為零.當(dāng)兩物體間的靜摩擦力為零時(shí),又有兩種情況:
(1)可以是兩物體間的摩擦因數(shù)為零.
(2)當(dāng)兩物體間的摩擦因數(shù)不為零時(shí),只要兩物體間的相對加速度為零,則靜摩擦力照樣為零.
故正確理解“相對運(yùn)動趨勢”,利用相對加速度是否為零,分析、判斷靜摩擦力是否存在是學(xué)生容易掌握的一種好方法.
例 在一個(gè)傾角為θ的傳送帶上有一個(gè)質(zhì)量為m的工件,工件與傳送帶始終保持相對靜止,則下述結(jié)論正確的是
A.當(dāng)傳送帶以加速度a向上加速運(yùn)動時(shí),工件所受摩擦力沿傳送帶向上,大小為ma
B.當(dāng)傳送帶勻速向上運(yùn)動時(shí),工件不受傳送帶的摩擦力
C.當(dāng)傳送帶勻加速向下運(yùn)動時(shí),工件所受摩擦力的方向一定沿傳送帶向下
D.當(dāng)傳送帶勻減速向上運(yùn)動時(shí),工件所受摩擦力的方向可能沿傳送帶向上
分析 因?yàn)楣ぜ䦟Φ氐摹跋雱蛹铀俣取贝笮椋幔剑纾螅椋瞀,方向沿傳送帶向下.所以,?dāng)傳送帶勻加速(a=gsinθ)向下運(yùn)動,或勻減速(a=gsinθ)向上運(yùn)動時(shí),工件與傳送帶的相對加速度為零,所以,這兩種情況下工件不受摩擦力.利用“相對運(yùn)動趨勢”就是對相對加速度的分析結(jié)果可知:供選答案A、B、C均不正確.對于供選答案D來說,則傳送帶的速度方向沿傳送帶向上,而加速度則
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