车轮纯滚动时静摩擦力做功吗

汽车、自行车等的轮子水平面上做只滚不滑的纯滚动时，轮子所受地面的静摩擦力做不做功，这一直是困扰高中物理教师的一个问题．     

车辆运动中的牵引力

中学物理经常提到汽车、火车等各种车辆的牵引力,一些教师中存在很多误区或模糊的理解,如：①牵引力就是地面对驱动轮施加的静摩擦力;②牵引力就是指传动系统对驱动动轮施加的力;③启动过程的加速度是由牵引力与车轮受到摩擦力的合力产生的;④启动过程动能的增加是因为地面对驱动轮的静摩擦力去克服地面对车轮的滚动摩擦力做了功：…     

桌子与地面间的摩擦不能忽略

《九年义务教育初中物理第一册》(人教版)第126页练习第一题:甲、乙两同学推一张桌子,甲用30N的力向右推,乙用50N的力向左推,两力沿同一直线,桌子受到的合力是多大?方向如何?《教师教学用书》上给出的答案是:合力F=F乙-F甲=50N-30N=20N,F的方向与F乙的方向相同,向左。笔者认为此答案只能在地面光滑的特殊情况下成立。桌子将在合力F的作用下向左加速运动。若桌子与地面间存在摩擦且最大静摩擦力f≥20N,桌子将保持静止状态,所受合力为零;若桌子与地面最大静摩擦力f<20N,桌子受到的合力应为(20-f)N,桌子也将向左加速运动,只是加速度比地…     

内驱动作用系统的牵引力

火车、汽车、自行车等交通工具都是内驱动作用系统.本文以日常生活中使用最普遍的自行车为例,分析内驱动作用系统的加速度、牵引力和功率问题.车辆的功率P=Fv,式中F是牵引力,v为行驶速率,在中学物理和普通物理教科书中有很多习题都将主动轮所受的静摩擦力作为牵引力,但静摩擦力是被动力,而且也不作功,说静摩擦力是牵引力,使人难以理解.在确定车辆行驶的加速度时,根据质心运动定理,应由外力矢量和决定,然而外力矢量和是一个未知量.加速度的大小实质上与内驱动作用力的大小密切相联系.“内”和“外”究竟如何联系?此类问题只有应用功能原理才能得到解释,车辆运动时,车身连同载荷作平动,车轮作转动.设m为平动物体的质量,m_0为车轮质量(假设前后轮质量相等)f_1和f_2为分别作用于后轮和前轮的静摩擦力,N_1和N_2分别为作用于后轮和前轮的支持力,δ_1和δ_2分别为后轮和前轮的滚动摩擦因数,F_r为车辆所受的空气阻力.如图所示.     

解答静摩擦力问题的技巧

一、巧用假设法例1 两个质量都是1 kg的木块叠放在水平地面如图1,m1、m2间的最大静摩擦力是7N,m2与地面间的最大静摩擦力是3N,m1、m2间的动摩擦因数μ1=0.5,m2与地面间的动摩擦因数μ2=O.1.当作用在m1上的水平作用力F=1ON,试求m1、m2的加速度分别是多大? 解析:一种典型错解是:因作用在m1上的牵引力F大于m1、m2间的最大静摩擦力,故m1、m2     

有关汽车牵引力的探讨

汽车运动的问题在中学物理中经常会遇到 .如果不考虑车轮等部分的转动 ,可将汽车看做质点 .在对汽车的受力分析中 ,不计空气阻力时 ,一般认为它共受四个力 :在竖直方向上 ,受重力和地面的支持力 ,它们是一对平衡力 ;在水平方向上受向前的牵引力 F牵 和向后的摩擦阻力 f阻 .设汽车质量为 m,加速度为 a,由牛顿第二定律 ,得F牵 - f阻 =ma,1那么 ,什么是牵引力 ?牵引力是怎样产生的 ?牵引力与摩擦力是何关系 ?大家都知道 ,如果没有摩擦力 ,车轮将在原地打滑而不能前进 .下面对这些问题作进一步地分析 .一、汽车运动过程中的牵引力和阻力汽车起…     

人走路问题的定量研究

汽车之所以能行驶,靠的是车轮与地面之间的静摩擦作用;人之所以能行走,靠的是脚与地面之间的静摩擦力.人走路时,静摩擦力作用于脚底,力的作用点相对于地面没有发生位移,脚一旦抬起来,静摩擦力就消失了,因此,人走路时静摩擦力对脚或者说对人体不做功.     

牵引力正解

关于汽车牵引力问题许多教师在平常讲解时均有错误:如一辆汽车在平直的公路上匀速行驶,均认为汽车在水平方向受发动机的牵引力F和地面的摩擦力f,且F=f,受力分析如图1(画在其质心处).当然这样分析学生也能接受,不会提出异议.但若将题改成一辆小汽车静止在一长木板上,地面光滑(如     

汽车牵引力的实质

汽车的牵引力究竟是什么力,只要弄清楚了汽车的牵引力是怎样形成的,就不难回答这个问题了。汽车的牵引力是怎样形成的呢?为了简化起见,我们先设想用钢丝绳将汽车吊起来,然后再分析把汽车放在水平木板上或地面上时的受力情况。一、汽车用钢丝绳吊起的情况用钢丝绳将汽车吊起来,发动机启动后,从曲柄连杆机构产生的曲轴转矩,经传动装置(包括离合器、变速箱、万向联轴器、传动轴、后桥差速齿轮箱)传至后轴,最后传递到左右驱动轮(后轮)上。这时汽车后轮就受到一个力矩M的作用(图1)。图中以一对力偶     

谈简谐振动回复力教学中的几个问题

回复力是引起简谐振动的必要条件,是教学的重点。本文拟就教学中几个值得注意的问题,谈谈个人的浅见。一、静摩擦力可作为简谐振动的回复力与滑动摩擦力不同,静摩擦力仅能使机械能转移而不耗散。如图一所示,叠放在一起的质量分别为M、m的木块,在倔强系数为k、形变不超出弹性范围的弹簧作用下,在光滑的水平桌面上振动。当两木块相对静止时,M、m做简谐振动,m做简谐振动的回复力是为静摩擦力。众所周知,对于m、M整个物体系,是以弹力F作为回复力发生简谐振动的,F=-kx,其振动周期为 T=2π((M+m)/K.)~(1/2) 若将m、M隔离,M是在始终指向平衡位置的弹力F和静摩擦力f共同作用下做简谐振动,而m却是仅以静摩擦力f作为回复力发生简谐振动的。令物系每时每刻的即时加速     

例说摩擦力问题的四类“突变”

1 .静—静“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于平衡状态 ,当作用在物体上的其他力发生变化时 ,如果物体仍能保持静止状态 ,则物体受到的静摩擦力大小或方向将会发生“突变” .【例 1】　如图 1所示 ,一木块放在水平桌面上 ,在水平方向上共受到三个力 ,即F1、F2 和静摩擦力作用 ,木块处于静止状态 ,其中F1=1 0N ,F2 =2N .若撤去F1,由木块在水平方向上受到的摩擦力为 (　　 )A .1 0N ,方向向右　　B .6N ,方向向左C .2N ,方向向右D .零解析 :未撤去F1前 ,木块处于静止状态 ,说明木块受到的静摩擦力大小为f =F1-F2 =8N ,方向向左 :…     

摩擦力易错点剖析

易错点一：摩擦力的方向总是与物体运动方向相反 错因分析：（1）摩擦力的方向可以与运动的方向相同。如图1所示,当汽车加速向右运动时,若木箱相对于汽车静止,则木箱受到一向右的静摩擦力作用;若木箱相对于汽车略向左滑动,则木箱受到一向右的滑动摩擦力作用。     

牵引力就是摩擦力吗?

牵引力一词在中学、中专物理教学中常常提到,是指汽车、机车等本身向前的动力.课本中多次提到牵引力使汽车产生的加速度;牵引力对汽车所做的功等问题.一些参考书在解释牵引力时总把它说成是摩擦力;或模糊地使人容易理解为牵引力就是摩擦力(如中学物理甲种本25页:“汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面间有摩擦……牵引力就是这样产生的.”).     

高中物理典型错例分析

一、对物体进行受力分析时产生错误例1质量为M的斜面体放在水平地面上,倾角为θ.今有一质量为m的玩具汽车在斜面上向上运动,斜面体保持静止,如图1所示.(1)若玩具汽车匀速开上斜面,求地面对M的支持力F1和地面对M的静摩擦力F2各为多大?     

是急刹车好还是急转弯好

有一道没有任何数据的相当典型的论述题 :若一辆汽车在宽阔道路上行驶 ,前面突然出现宽度很大的障碍物 ,为了避免相撞 ,试问该车选择关闭发动机急刹车好 ,还是以原速急转弯好 ?一般对这一问题做如下分析 :若司机采用急刹车的方法 ,则汽车在滑动摩擦力的作用下做匀减速直线运动 .以汽车为研究对象 ,汽车受三个力 :重力 mg、地面的支持力 N和滑动摩擦力 f的作用 .根据牛顿运动定律有f=ma,N=mg,又 f=μN,所以得出加速度a=μg.设汽车滑行的距离为 s,由运动学公式得s=v22 a=v22μg.若司机采用急转弯 ,则汽车在静摩擦力的作用下做曲线运动 ,可以…     

摩擦力的学习体会与探究

<正>摩擦力作为高中物理重要的知识点,不但全面考查了我们的理解能力、逻辑思维能力及分析推理能力,而且由于摩擦力与我们的生活联系广泛与密切,故其总是成为考试命题的重点,当然也是我们学习的难点。体会一:不知大家是否注意到,现代的汽车大都用后轮驱动,前轮控制方向,其目的不仅是便于驾驶员操作方便,更重要的原因是"汽车的最大牵引力实质上是地面对汽车的最大静摩擦力"。一般情况下货物和人都在车的后半部,使得前轮的压力值占汽车重量     

汽车启动的力学问题

汽车启动后 ,其牵引力F、速度v、加速度a及实际功率P都在变化 ,这些变化是否遵循某种规律 ,现分三个阶段给予剖析。1　匀加速运动阶段设汽车的额定功率为P0 ,阻力恒为 f。汽车刚起动时 ,速度为零 ,根据F =Pv 认为牵引力是无穷大这是不可能的 ,因为汽车牵引力是通过活塞、连杆及齿轮传动装置传递到车轮上 ,这些机械构件的材料牢度决定了汽车的牵引力不可能起过某一个最大值F m。由于Fm 和f恒定 ,根据Fm- f =ma可知汽车这时做匀加速运动 ,汽车速度在增加 ,而实际功率P =Fwv也在增大 ,但始终小于额定功率P0 ,当P =P0 时 ,匀加速阶段就结…     

无滑滚动中静摩擦力的做功问题

无滑滚动中静摩擦力的做功问题董竹青物体的无滑滚动是较为复杂的运动形式,在此过程中静摩擦力做功的讨论较易出现问题。比如：汽车在粗糙路面上行驶,车轮在地面上做无滑滚动,则车轮和路面间存在有静摩擦力的作用,这个静摩擦力对车轮、路面是否做功？回答是肯定的,不...     

"摩擦说"还是"内力说"?

在物理教学中,常遇到有关牵引力问题,如何正确理解汽车牵引力问题,一直困扰着广大师生。各种刊物时有文章阐述“汽车牵引力问题”,有对汽车牵引力概念作研究的,有关于牵引力做功与否争论的。笔者读了有的文章后很受启发,但也发现有的文章不能自圆其说。仔细看来,发现教材和各类刊物关于汽车牵引力的理解主要有以下两种说法:说法一:牵引力是地面的摩擦力产生。例如人民教育出版社(2003出版)全日制普通高级中学教科书(必修)物理第一册第55页这样阐述:汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面之间有摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的…     

关于汽车发动机的功率

汽车发动机的功率问题,是学生学习过程中的一个难点.主要涉及以下几个方面.一、汽车以恒定功率行驶汽车以恒定功率行使时,由功率的公式P=Fv可知,P一定时,牵引力F与汽车的行驶速度v成反比.牵引力增大时速度减小,例如:汽车上坡时可以采用换挡(减小速度)的方式来增大牵引力.速度增大时牵引力减小,牵引力F大于阻力f,且当阻力f不变时由牛顿第二定律:F-f=ma得出:F减小,合力减小,加速度a减小.当F=f时,a=0,此时速度达到最大值.此后汽车将匀速运动.最大速度vm=Pf.这里值得注意的是P可以是额定功率,也可以小于额定功率,由此可见汽车发动机的额定功…