何萬齡


重力、彈力和摩擦力,是同學們首先接觸到的作用力。熟練掌握三種力的性質和分析方法是學習的基本要求。不少同學在理解文本、明確方法和抓住關鍵等方面存在不少學習障礙,下面結合例子進行討論。
一、重力
重力是由于地球吸引物體而產生的,方向豎直向下,大小G=mg,式中g為重力加速度。
例1 關于重力的說法,正確的是()。
A. 重力就是地球對物體的吸引力
B.物體所受重力的方向總是垂直水平面向下
C.把物體由南極移到赤道,用彈簧測力計稱量示數(shù)不變
D.自由下落的物體所受重力為零
分析與解:解讀文本可知,重力是由于地球吸引物體而產生的,但不是地球對物體的吸引力;重力的方向豎直向下,即垂直水平面向下,但不是垂直向下。物體受到重力的大小G=mg,g與緯度有關,在兩極處最大,在赤道處最小。物體無論靜止還是運動,總是受到重力的作用。由此可知,選項B正確。
點拔:解讀文本,就是理解物理含義;明確方法,就是掌握分析解決問題的思路和方法;抓住關鍵,就是知道解決問題的突破點。
二、彈力
彈力是由于物體受壓或者拉伸發(fā)生形變而恢復時產生的力,彈力的方向是有規(guī)律可循的,如支持力的方向垂直于接觸面指向被支持的物體。
例2 如圖1所示,碗內放一根筷子P,關于筷子P在支撐點M、N處受力的方向,下列說法正確的是()。
A. M處受到的支持力豎直向上
B.N處受到的支持力豎直向上
C.M處受到的靜摩擦力沿MN方向
D. N處受到的靜摩擦力沿水平方向
分析與解:支撐點M、N處受到的支持力是彈力,解讀文本可知,彈力的方向垂直于接觸面指向被支持的物體。因此,欲知彈力的方向,首先必須知道接觸面的方向。支撐點M是筷子端與碗底接觸,相對而言,接觸面應該是碗底,屬于“點面接觸”,所以M處受到的支持力豎直向上。支撐點N是筷子桿與碗邊緣接觸,相對而言,接觸面應該是筷子桿,也屬于“點面接觸”,所以N處受到的支持力垂直于筷子向上。支撐點M、N處受到的摩擦力方向的判斷,根據(jù)摩擦力方向沿接觸面的切線方向可知,M處受到的靜摩擦力沿水平方向,N處受到的靜摩擦力沿MN方向。故選項A正確。
點撥:彈力的方向垂直于接觸面,因此正確分析接觸面是分析彈力方向的關鍵。
三、摩擦力
摩擦力有靜摩擦力和滑動摩擦力之分。摩擦力產生的條件是:接觸面粗糙,物體間相互擠壓有彈力,有相對運動趨勢或者相對運動,三者缺一不可。摩擦力的方向沿接觸面切線方向,與相對運動趨勢或者相對運動方向相反。
例3 如圖2所示,質量為m的木塊在質量為M的木板上滑行,木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ1,木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,木板始終靜止,那么木板受地面的摩擦力大小和方向為()。
A. μ1mg,水平向左
B. μ1mg,水平向右
C. μ2(m+M)g,水平向左
D. μ2 (m+M)g,水平向右
分析與解:木板與地面相對靜止,木板受到地面的摩擦力為靜摩擦力。靜摩擦力的大小沒有確定的公式計算,只能根據(jù)具體情況計算。靜摩擦力的方向跟相對運動趨勢方向相反。所以正確分析出相對運動趨勢是解決問題的方法和關鍵。為此,我們先分析木塊受到的摩擦力。木塊相對木板向右運動,木塊受到木板的滑動摩擦力水平向左,大小,f=μ1mg。木板受到木塊的摩擦力與其大小相等、方向相反。又木板處于靜止,根據(jù)二力平衡,木板受到木塊的滑動摩擦力與木板受到地面的靜摩擦力大小相等、方向相反。故選項A正確。
點撥:摩擦力的方向沿接觸面的切線方向,跟相對運動趨勢或者相對運動方向相反。分析摩擦力方向的關鍵是正確分析出相對運動或者相對運動趨勢。