淺談相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向

董明主

摘 要：學(xué)習(xí)過(guò)摩擦力的高中生基本上都知道靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反，而相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向該怎樣去判斷呢？這是高中階段的一個(gè)難點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，淺談相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的判斷。

關(guān)鍵詞：靜摩擦力；相對(duì)運(yùn)動(dòng)；趨勢(shì)

在講授高中物理靜摩擦力的方向時(shí)，有很多老師都是做了如下處理。設(shè)問(wèn)：我用力向左推講臺(tái)，沒(méi)有推動(dòng)，為什么？桌子具有朝哪個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？結(jié)合受力分析從而得到靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。然后總結(jié)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，就是假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)則物體就具有該方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。事實(shí)上有很多教案也是這樣總結(jié)的。

這個(gè)結(jié)論可以解決直線運(yùn)動(dòng)中的很多問(wèn)題，但是在曲線運(yùn)動(dòng)中就顯得有點(diǎn)困難。例如，物塊放在水平圓盤(pán)上，隨圓盤(pán)一起繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。物塊受哪幾個(gè)力的作用？重力與彈力學(xué)生很容易分析出來(lái)，靜摩擦力的方向如果用這種方法就很難自圓其說(shuō)。假設(shè)接觸面光滑，則物體將沿圓周的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故物塊具有沿切線方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，靜摩擦力的方向與該運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，這與靜摩擦力指向圓心充當(dāng)向心力是矛盾的，這到底是怎么回事呢？

假設(shè)接觸面光滑，如圖所示，則物體沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)速度為vA，與物塊接觸的圓盤(pán)點(diǎn)B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)Δt→0（Δθ→0），接觸點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榍芯€VB，物塊相對(duì)圓盤(pán)上的接觸點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)棣，由于Δθ→0，所以得出DC與OB方向平行，即Δv的方向沿半徑向外，根據(jù)a=可得相對(duì)加速度的方向也沿半徑向外，如果規(guī)定相對(duì)加速度的方向?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，相對(duì)加速度的方向與靜摩擦力的方向正好相反。故運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向可以概括為：假設(shè)接觸面光滑時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向與相對(duì)加速度的方向相同。

編輯 孫玲娟