高中物理自锁现象

1、高中物理自锁现象 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。 高中物理自锁现象 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”。

2、1 4 2 3 高中物理自锁现象 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（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fMFN。 水平面对物体的作用力F（支持力与静摩擦力的矢量和） 与竖直方向的夹角称为摩擦角 无论支持力FN如何变，保持不变，其大小仅由摩擦因 数决定。 f N N F f tan 高中物理自锁现象 设用斜向下的推力F作用于物体，方向与竖直方向成 cos sin N N FmgF FF f N )cos(sinmgFF sincos mg F sincos0 tantan F趋于无穷大时仍然成立 高中物理自锁现

3、象 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0可表达为0arctan 1/。 F1 F2 F2 高中物理自锁现象 斜面上的物体不自由滑落的条件： tantan F 斜面上的物体受到外力F的作用，当F与F1 之间的夹角小于时，仍然处于自锁状态， 物体保持静止。 高中物理自锁现象 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

4、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=60，求吊起该重物时，短杆对罐壁的压力（短杆的质 量不计） G F F1 F2 FN Ff (c) (a) (b) GFFF 21 GFFN 2 3 sin 2 静摩擦力至少应为多大？ 高中物理自锁现象 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。 高中物理自锁现象 高中物理自锁现象 在实际生活工作当中，人们有时需要登高，如电业工人 要攀爬电线杆。而登高杆对人来说是很困难的。人们巧 妙的运用自锁原理发明了高脚扣，它的发明方便了人们 的工作生活。 一般脚扣是一对用机械强度较大的金属材制作，用于承 受人体重量。脚扣弯成略大于半圆形的弯扣，确保扣住 电线杆，保证足够的接触面。内侧面附有摩擦因数较大 的材料，扣的一端安装脚踏板。使用时，弯扣卡住电杆， 当一侧着力向下踩时，形成两侧向里的挤压，接触面产 生向上的摩擦力，且向下踩的力越大，压力也越大，满 足自锁条件，因而不会沿杆滑下 。只需两脚交替上抬 就可爬上电线杆。 N f f G 高