2022-2023年高考物理一轮复习 自锁现象
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自锁现象及分析\n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\n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Ｆ1Ｆ4Ｆ2Ｆ3\n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fＦNＦ′α\n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ＦfＦNθF趋于无穷大时仍然成立\n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＝arctan1/μ.竖直面的自锁现象F1ααF2αF2\n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.\n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GFF1F2FNFf(c)θθ(a)(b)静摩擦力至少应为多大？\n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\nα\n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.登高脚扣ＦNffG
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