整个缓慢抬起过程中y方向的方程关系不变。依据错解中式②知压力一直减小。所以抬起木板的过程中,摩擦力的变化是先增加后减小。压力一直减小。
【评析】物理问题中有一些变化过程,不是单调变化的。在平衡问题中可算是一类问题,这类问题应抓住研究变量与不变量的关系。可从受力分析入手,列平衡方程找关系,也可以利用图解,用矢量三角形法则解决问题。如此题物体在未滑动时,处于平衡状态,加速度为零。所受三个力围成一闭合三角形。如图2-4。类似问题如图2-5用绳将球挂在光滑的墙面上,绳子变短时,绳的拉力和球对墙的压力将如何变化。从对应的矢量三角形图2-6不难看出,当绳子变短时,θ角增大,N增大,T变大。图2-7在AC绳上悬挂一重物G,在AC绳的中部O点系一绳BO,以水平力F牵动绳BO,保持AO方向不变,使BO绳沿虚线所示方向缓缓向上移动。在这过程中,力F和AO绳上的拉力变化情况怎样?用矢量三角形(如图2-8)可以看出T变小,F先变小后变大。这类题的特点是三个共点力平衡,通常其中一个力大小、方向均不变,另一个力方向不变,大小变,第三个力大小、方向均改变。还有时是一个力大小、方向不变,另一个力大小不变,方向变,第三个力大小、方向都改变。
例4如图2-9物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外力F由零逐渐增加的过程中,物体始终保持静止,物体所受摩擦力怎样变化?
【错解】错解一:以斜面上的物体为研究对象,物体受力如图2-10,物体受重力mg,推力F,支持力N,静摩擦力f,由于推力F水平向右,所以物体有向上运动的趋势,摩擦力f的方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律列方程
用心爱心专心
3
ffmgsi
θFcosθ①NFsi
θmgcosθ0②由式①可知,F增加f也增加。所以在变化过程中摩擦力是增加的。错解二:有一些同学认为摩擦力的方向沿斜面向上,则有F增加摩擦力减少。【错解原因】上述错解的原因是对静摩擦力认识不清,因此不能分析出在外力变化过程中摩擦力的变化。【分析解答】本题的关键在确定摩擦力方向。由于外力的变化物体在斜面上的运动趋势有所变化,如图2-10,当外力较小时(Fcosθ<mgsi
θ)物体有向下的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向上。F增加,f减少。与错解二的情况相同。如图2-11,当外力较大时(Fcosθ>mgsi
θ)物体有向上的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向下,外力增加,摩擦力增加。当Fcosθmgsi
θ时,摩擦力为零。所以在外力由零逐渐增加的过程中,摩擦力的变化是先减小后增r