高中物理自锁现象-高中课件精选.ppt

文档介绍：自锁现象及分析
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一个物体受静摩擦力作用而静止,当用外力试图使这个物体运动时,外力越大,物体被挤压的越紧,越不容易运动,即最大静摩擦力的保护能力越强,这种现象叫自锁(定)现象。
自锁现象的定义
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重力为G的物体,放置在粗糙的水平面上:
当用适当大小的水平外力(如F1)推它时,总可以使它动起来。
当用竖直向下的力去推(如F2),显然它不会动。
使F2的方向旋转一个小角度(如F3),就算用再大的力它也不一定会运动。
只有当力的方向与竖直方向的夹角超过某一角度值时(如F4),才可能用适当的力将它推动,而小于这一角度,无论用多大的力都不可能推动它。这一现象称为静力学中的“自锁现象”。
水平面上的自锁现象
F1
F4
F2
F3
3
当物体与支持面之间粗糙,一旦存在相对运动趋势,就会受静摩擦力作用,设最大静摩擦因数为μ(中学不要求最大静摩擦因数跟动摩擦因数的区别),则最大静摩擦力为fM=μFN。
水平面对物体的作用力F′(支持力与静摩擦力的矢量和)与竖直方向的夹角α称为摩擦角
无论支持力FN如何变,α保持不变,其大小仅由摩擦因数决定。
问题分析
f
FN
F′
α
4
设用斜向下的推力F作用于物体,方向与竖直方向成θ
问题分析
F
f
FN
θ
F趋于无穷大时仍然成立
5
紧靠在竖直墙壁上的物体,在适当大的外力作用下,可以保持静止。当外力大到重力可以忽略,无论用斜向上的力,还是用斜向下的力,发生自锁的条件与水平面的情况是相同的。如改用与竖直墙壁的夹角来表示,临界角α0可表达为α0=arctan 1/μ。
竖直面的自锁现象
F1
α
α
F2
α
F2
6
斜面上的物体不自由滑落的条件:
斜面的自锁现象
F
斜面上的物体受到外力F的作用,当F与F1
之间的夹角小于θ时,仍然处于自锁状态,
物体保持静止。
7
如图所示,由两根短杆组成的一个自锁起重吊钩,将它放入被吊的空罐内,使其张开一定的夹角压紧在罐壁上,其内部结构如图(b)所示。当钢绳匀速向上提起时,两杆对罐壁越压越紧,若摩擦力足够大,就能将重物提升起来,罐越重,短杆提供的压力足够大,称为“自锁定机构”。若罐重力为G,短杆与竖直方向夹角为θ=60º,求吊起该重物时,短杆对罐壁的压力(短杆的质量不计)
自锁现象的应用
G
F
F1
F2
FN
Ff
(c)
θ
θ
(a)
(b)
静摩擦力至少应为多大?
8
尖劈可以用来卡紧物件。如果尖劈的锐角足够小,它可以嵌入木头缝或墙缝里,这是由于摩擦力的作用使尖劈静止在木头缝中或墙缝里,称为摩擦自锁。像木器家具中常在横接处打入木楔就是应用尖劈摩擦自锁的原理。
尖劈摩擦自锁力学分析
9
α
10