滑动摩擦力方向的判定

滑动摩擦力方向的判定滑动摩擦力方向的判定 VloI.31No.7 (2010) 物理教师 PHYSICSTEACHER 第31卷第7期 2010年 ? 问题讨论? 滑动摩擦力方向的判定葛小才 (河南省博爱县第一中学,河南博爱454450) 小船渡河历来是运动的合成与分解方面的典型例子. 利用它的结论可以解决滑动摩擦力的方向问题. 由图1可知,船=船一水+水,其中,u船与水是船与水的绝对速度,即船与水的对地速度.船一水是船在静水中的速度,也就是船相对水的速度或以水为参照物时船的速度.上式可以推广...

滑动摩擦力方向的判定 VloI.31No.7 (2010) 物理教师 PHYSICSTEACHER 第31卷第7期 2010年 ? 问题讨论? 滑动摩擦力方向的判定葛小才 (河南省博爱县第一中学,河南博爱454450) 小船渡河历来是运动的合成与分解方面的典型例子. 利用它的结论可以解决滑动摩擦力的方向问题. 由图1可知,船=船一水+水,其中,u船与水是船与水的绝对速度,即船与水的对地速度.船一水是船在静水中的速度,也就是船相对水的速度或以水为参照物时船的速度.上式可以推广到任意两物体A,B间的一般情况: 73A—B+VB. 进一步可得物体A相对于物体B的速度表达式为 VA—BVA—VB. . 图1图2 也就是以B为参照物时A的速度,其矢量示意图如图2所示. 因为滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,所以上式可以解决滑动摩擦力方向问题. 例1.如图3,A为长木板,在水平面上以速度向右运动,物体 B在A的上表面(水平)以速度”UB 向右运动,AB问接触面粗糙,试分析B所受摩擦力.图3 解析:(1)若VA=,B此时B 所受滑动摩擦力方向向右. 根据牛顿第三定律,或者利用上面知识直接分析A相对B的运动.则可确定A所受滑动摩擦力的情况. 上例中A与B运动方向相互平行,当相对滑动的两物体运动方向互成一定夹角,不在同一直线上时,相对运动速一 30一度表达式同样适用 0:arctan(v_2). l 滑动摩擦力大小为 f=ping. 若物体与钢板均做匀速运动,还可进一步求出物体所受拉力F和导槽B对物体的弹力FN, 如图8,可得 FnO=ping丽”O2 图8 , /厂 fcos0=~mg丽7d1? 进一步应用:物体在空气中运动时所受空气阻力与滑动摩擦力情况相似,所以可利用上述知识解决空气阻力问题,特别是当有风时.此时应有:空气(或风)对物体的作用力与物体相对空气(或风)的运动方向相反,而与空气(或风)相对物体的运动方向相同. 例3.在广场游玩时,一个小孩手持一质量为的氢气球(含球内氢气),其体积为,,,空气密度为P(V和ID均视为不变量).风沿水平方向吹,风速为,已知风对气球的作用力f-ku(式中k为已知系数,”为气球相对空气的速度).气球突然脱手飞上天空,求气球所能达到的最大速度的大小. 第31卷第7期 2010年物理教师 PHYSI(TEACHER Vol_31No.7 (2oio) 测定电源的电动势和内阻实验误差分析方法探讨及拓展郑维鹏 (武汉市第三中学,湖北武汉430050) 现行教材用如图1所示的电路测定电源的电动势和内阻.测量原理是视电压表的示数为电源的路端电压,电流表的示数为流过电源的电流,然而实际上由于电压表分流的影响,流过电源的电流大于电流表的示数.本文通过方程, 函数,等效电源三种思想方法分析其测量值和真实值的定量关系. 1方程的思想从实验中取两组数据(JI, U1),(,2,)进行分析,由闭合电路的欧姆定律有 E测=U1+117测,(1) E测=Uz+12r测.(2) 由(1),(2)式得图1 E测—=一, U1一测. 考虑电压表分流的影响,设电压表的内阻为Rv,则 E—L,I:(“)r, E一=()r. 由(5),(6)式得 U广L,2_(J:)r+r. 即 U1一U2一U1 =『『由(4),(7)两式得 Rv 测由(5)?(6)式得 (8) E(J2一J1)Rv+E(一U1):(J2Ul—JlU2)Rv. 即ER,,_E()=Rv.(9) 由(3),(4),(8),(9)式得 Rv E测? 2函数的思想电压表的示数用U表示,电流表的示数用J表示,不考虑电压表分流,则 U=E测一r测j.(1) 考虑电压表分流,则 E=u+(J+)r? 由(2)式得 u=一器. 由(1),(3)式比较可知 E测=E,E测而E, Rv 测而 3等效电源法的思想将图2视为等效电源,A,B 为等效电源的两个电极,图1中电压表的示数为等效电源A,B 两极的电压,电流表的示数为流过等效电源的电流. (2) (3) 图2 解析:气球达到最大速度后做匀速直线运动.此时气球共受3力作用,如图9所示.其中,重力rng向下,浮力pgV向上,且浮力大于重力,因为做匀速直线运动的物体所受合力一定为0,由此推断空气(或风)对气球的作用力厂必竖直向下,因此厂:ku=V—rng. 从而可得 7,: pgv-rng 如图10所示,由于空气(或风)对气球的作用力-厂与气球相对风的速度”方向相反,而与风相对气球的速度一” 方向相同,所以气球相对风的速度”方向必竖直向上, 由闭合电路的欧姆定律,等效电源不接外电路时,其电又根据相对运动可知气球能达到的最大速度为 m =ll+. 所以,气球能达到的最大速度大小为 Vm=“+= ?. % , , , , ,, ,, ,, ,. „ 图1O { 从上式中还可看出,气球所能达到的最大速度方向并不是竖直向上的.也就是说,在地面的人看来,气球是斜着向上飞的,但是相对空气而言,气球运动方向却是竖直向上的.(收稿日期:2009—11—07) 一 31一 ,,,,,,, @

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