高中物理摩擦角有关问题的运用

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“摩擦角”在高中物理中算是一个比较偏僻的概念,一般在物理竞赛中常见,在高中物理有关的解题中,如果运用摩擦角,将会大大简化题目难度。摩擦角通常用来解决含有摩擦力时四个力动态平衡问题。

运用场景:当两个物体相互接触,接触面之间有滑动摩擦力时,物体受到支持力N和摩擦力f作用,这两个力的合力称为全反力,全反力与支持力N之间的夹角称为摩擦角,如下图所示,θ称为摩擦角。

因为tanθ=f/N=μN/N=μ,所以有以下特点:

1、滑动摩擦因数一定时,则摩擦角为定值。

2、当支持力N变化时,摩擦力f也随之发生变化,但摩擦角不会改变,即两者之间的夹角不变,全反力方向不变。


例题:

1、斜面上小球受拉力F(大小和方向都可变), 物体匀速状态,则F大小如何变化?

分析:当F与全反力R垂直时最小。

2、水平地面上有一木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0<μ<1)。现对木箱施加一拉力F,使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为θ,如图,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,求拉力F的最小值是多少?

解析:本题同样适用于摩擦角的运用,当外力F与全反力R垂直时最小。

最小值F=

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