物理專題二 相互作用與物體平衡 第2講 摩擦力

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1、第2講 摩擦力一、摩擦力相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢摩擦力1定義：當(dāng)相互接觸且相互擠壓的物體之間有_時，接觸面間產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力，稱為摩擦力固體、液體、氣體的接觸面上都會有_作用2摩擦力分類：_摩擦(初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過)、_摩擦力和_摩擦力滾動滑動靜二、滑動摩擦力和靜摩擦力相對滑動相對滑動1滑動摩擦力FN材料(1)定義：兩個相互接觸的物體有_時，在物體之間產(chǎn)生的阻礙相對滑動的作用力(2)產(chǎn)生條件(缺一不可)：兩物體相互接觸并擠壓(有彈力)；接觸面粗糙；兩物體間有_(3)大?。号c正壓力成正比，即 f_.叫動摩擦因數(shù)，與接觸面的_和_有關(guān)(4)方向：與物體_的方向相反，與物體運(yùn)動的方向無

2、關(guān)粗糙程度相對滑動2靜摩擦力(1) 定義：兩個相互接觸的物體間有_時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動趨勢的力(2)產(chǎn)生條件(缺一不可)：兩物體相互接觸并擠壓(有彈力)；接觸面粗糙；兩物體間有_(3)大?。何矬w間的靜摩擦力大小可以改變(兩物體間接觸面的粗糙程度和彈力不變的情況下)，隨著其他外力的變化而變化相對滑動趨勢相對滑動趨勢(4)方向：跟物體_的方向相反，并且摩擦力的方向總跟接觸面平行(或相切)(5)最大靜摩擦力 fmax：靜摩擦力有一個_，在數(shù)值上等于物體剛要滑動時所需要的沿相對滑動趨勢方向的外力靜摩擦力的大小取值范圍為：_.實際中，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力一般情況下，可近似認(rèn)為最大靜摩

3、擦力等于滑動摩擦力相對滑動趨勢最大值0ffmax【基礎(chǔ)檢測】1如圖 2-2-1 所示，質(zhì)量為 10 kg 的物體 A 拴在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為 5 N 時，物體 A 處于靜止?fàn)?態(tài)若小車以 1 m/s2 的加速度向右運(yùn)動后，則(g10 m/s2)(A物體 A 相對小車向右運(yùn)動B物體 A 受到的摩擦力減小C物體 A 受到的摩擦力大小不變圖 2-2-1D物體 A 受到的彈簧拉力增大答案：C2如圖 2-2-2 所示，重 6 N 的木塊靜止在傾角30的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向、大小等于 4 N 的力推木塊，)木塊仍能保持靜止，則木塊所受的摩擦力大小是( 圖 2-2-2A3 N

4、B4 NC5 ND6 N解析：對木塊受力分析，受推力 F、重力 G、支持力 N 和靜摩擦力 f，將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力 F答案：C圖D2考點 1靜摩擦力的分析與計算 重點歸納1判斷靜摩擦力的有無及方向的三種方法(1)假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：(2)運(yùn)動狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先確定物體的運(yùn)動狀態(tài)(如平衡或有加速度)，再利用平衡條件或牛頓第二定律(Fma)確定靜摩擦力的大小和方向(3)牛頓第三定律法“力是物體間的相互作用”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的大小和方向2靜摩擦力的大小(1) 兩物體間實際產(chǎn)生的靜摩擦力 f

5、在零和最大靜摩擦力fmax 之間，即 0ffmax.最大靜摩擦力 fmax 是物體將要發(fā)生相對運(yùn)動(臨界狀態(tài))時的摩擦力，它的數(shù)值與 FN 成正比，在正壓力FN 不變的情況下，最大靜摩擦力 fmax 略大于滑動摩擦力在一般情況下，可近似認(rèn)為物體受到的最大靜摩擦力等于物體受到的滑動摩擦力(2)靜摩擦力的大小要依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行計算：如果物體處于平衡狀態(tài)，可根據(jù)平衡條件求解靜摩擦力；如果物體處于非平衡狀態(tài)，可根據(jù)牛頓第二定律求解靜摩擦力方法技巧(1)在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析；(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，受滑動摩擦力作用的物體不一定是運(yùn)

6、動的；(3)摩擦力阻礙的是物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，但摩擦力不一定阻礙物體的運(yùn)動，即摩擦力不一定是阻力【考題題組】1如圖 2-2-3 所示，物體 a、b 和 c 疊放在水平桌面上，水平力 Fb5 N，F(xiàn)c10 N 分別作用于物體 b、c 上，a、b 和 c 仍保持靜止，以 f1、f2、f3 分別表示 a 與 b、b 與 c、c 與桌面間的靜摩擦力的大小，則()Af15 N，f20，f35 NBf15 N，f25 N，f30 NCf10 N，f25 N，f35 N Df10 N，f210 N，f35 N圖 2-2-3解析：將 a 進(jìn)行隔離分析可知，物體 a 相對物體 b 沒有相對滑動趨勢，

7、故 a、b 間的摩擦力為零隔離 b 進(jìn)行受力分析，可得 b、c 間的摩擦力大小等于 Fb 的大小，將三個物體看做整體進(jìn)行受力分析可知，整體所受合力為零，相對地面有相對運(yùn)動的趨勢，物體 c 與地面間的摩擦力大小 f3FcFb5 N，故C 正確答案：C2(2017 年無錫期末)如圖 2-2-4 所示，質(zhì)量為 1 kg 的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，從 t0 開始以初速度 v0 沿水平地面向右滑行，同時受到一個水平向左的恒力 F1 N 的作用，g 取 10 m/s2，取向右為正方向，該物體受到的摩擦力 f 隨)時間變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(圖 2-2-4ACBD答案：A考點

8、2滑動摩擦力的分析與計算1滑動摩擦力的方向滑動摩擦力的方向總與物體間的相對運(yùn)動方向相反，判斷滑動摩擦力的方向時一定要明確“相對”的含義是指相對跟它接觸的物體，所以滑動摩擦力的方向可能與物體實際運(yùn)動(對地運(yùn)動)方向相反，也可能與實際運(yùn)動方向相同，還可能與物體實際運(yùn)動方向成一定的夾角2滑動摩擦力的大小(1)滑動摩擦力的大小可以用公式 fFN 計算(2)結(jié)合研究對象的運(yùn)動狀態(tài)(靜止、勻速運(yùn)動或變速運(yùn)動)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律列方程求解方法技巧：應(yīng)用滑動摩擦力的決定式 fFN 時要注意以下幾點：(1)為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN 為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定

9、等于物體的重力(2)滑動摩擦力的大小與物體的運(yùn)動速度和接觸面的面積均無關(guān)；其方向一定與物體間相對運(yùn)動方向相反，與物體運(yùn)動(對地)的方向不一定相反3(2017 年遼寧鐵嶺月考)如圖 2-2-5 所示，木板 B 放在粗糙的水平面上，木塊 A 放在 B 的上面，A 的右端通過一不可伸長的輕繩固定在豎直墻上用水平恒力 F 向左拉動 B，使其以速度 v 做勻速運(yùn)動，此時繩水平且拉力大小為 T.下列說法正確的是()A繩上拉力 T 與水平恒力 F 大小相等B木塊 A 受到的摩擦力大小等于 T圖 2-2-5C木板 B 受到一個靜摩擦力，一個滑動摩擦力，二者合力大小等于 FD若木板 B 以速度 2v 勻速運(yùn)動，

10、則拉力大于 F解析：以 A、B 整體為研究對象，分析受力情況，在水平方向受到水平向左的拉力 F、繩子水平向右的拉力 T 和地面對B 水平向右的滑動摩擦力，根據(jù)平衡條件得，繩上拉力 T 小于水平恒力 F，選項 A 錯誤；A、B 間產(chǎn)生相對滑動，木塊 A 受到的是滑動摩擦力，大小等于 T，選項 B 正確；木板 B 受到兩個滑動摩擦力，二者合力大小等于 F，選項 C 錯誤；若木板 B以速度 2v 勻速運(yùn)動，A、B 受力情況都沒有變化，則拉力 F 也不變，選項 D 錯誤答案：B易錯點 1摩擦力方向的判斷例 1：如圖 2-2-6 所示，激情爬桿在春晚受到觀眾的好評當(dāng)雜技演員用雙手握住固定在豎直方向的桿勻

11、速攀上和勻)速攀下時，他所受的摩擦力分別是 f1 和 f2，那么(Af1 向下，f2 向上，且 f1f2Bf1 向下，f2 向上，且 f1f2Cf1 向上，f2 向上，且 f1f2Df1 向上，f2 向下，且 f1f2圖 2-2-6錯解分析：認(rèn)為摩擦力的方向與速度方向相反選擇 A.正解分析：雜技演員在爬上與爬下的過程中，手與桿保持相對靜止，故受到的是靜摩擦力的作用，根據(jù)重力與摩擦力平衡，可得勻速攀上和勻速攀下時，摩擦力方向均沿桿向上，大小與重力相等，故 C 正確答案：C指點迷津：靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向無關(guān)，與物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反，可用平衡條件或牛頓第二定律求解【觸類旁通】1(多選

12、，2016 年福建福州格致中學(xué)期中)如圖 2-2-7 所示，質(zhì)量為 m 的物體在與斜面平行向上的拉力 F 作用下，沿著水平地面上質(zhì)量為 M 的粗糙斜面勻速上滑，在此過程中斜面保持靜止，則地面對斜面()A無摩擦力B支持力等于(mM)gC支持力為(Mm)gFsin 圖 2-2-7D有水平向左的摩擦力，大小為 Fcos 答案：CD2(多選)如圖 2-2-8 所示，小車的質(zhì)量為 m0，人的質(zhì)量為m，人用恒力 F 拉繩，若人和小車保持相對靜止，不計繩和滑輪質(zhì)量及小車與地面間的摩擦，則小車對人的摩擦力可能是()A0B.C.mm0F，方向向右mm0mm0F，方向向左mm0D.m0mF，方向向右mm0圖 2-

13、2-8解析：假設(shè)小車對人的靜摩擦力方向向右，先對整體分析受力有 2F(m0m)a，再隔離出人，對人分析受力有 FFf確；若 m0m，則靜摩擦力為零，A 正確；若 m0m，則靜摩擦力方向向左，C 正確答案：ACD易錯點 2摩擦力的“突變”問題1靜靜“突變”物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變2靜動“突變”物體在靜摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力3動動“突變”某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相

14、對運(yùn)動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”例 2：(2013 年新課標(biāo)卷)如圖 2-2-9 所示，在固定斜面上的一物塊受到一外力 F 的作用，F(xiàn) 平行于斜面向上若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn) 的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和) 圖 2-2-9最小值分別為 F1 和 F2(F20)由此可求出(A物塊的質(zhì)量B斜面的傾角C物塊與斜面間的最大靜摩擦力D物塊對斜面的正壓力F1F2解析：物塊受與斜面平行的外力 F 作用，而在斜面上靜止，此時摩擦力的大小和方向?qū)㈦S F 的變化而變化設(shè)斜面傾角為，由平衡條件F1mgsin Ffmax0，F(xiàn)2mgsin Ffmax0，解得 Ffmax2，故選項 C 正確答案：

15、C【觸類旁通】3(多選)將力傳感器 A 固定在光滑水平桌面上，測力端通過輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連，滑塊放在較長的小車上如圖2-2-10 甲所示，傳感器與計算機(jī)相連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑的定滑輪，一端連接小車，另一端系沙桶，整個裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài)在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細(xì)沙，力傳感器采集的 F-t 圖象如圖乙所示則()乙 甲圖 2-2-10A2.5 s 前小車做變加速直線運(yùn)動B2.5 s 后小車做變加速直線運(yùn)動C2.5 s 前小車所受摩擦力不變D2.5 s 后小車所受摩擦力不變答案：BD4如圖 2-2-11 所示，將兩相同的木塊 a、b 置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩系于墻壁開始時 a、b 均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a 所受摩擦力 Ffa0，b 所受摩擦力 Ffb0，現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間()AFfa 大小不變BFfa 方向改變CFfb 仍然為零DFfb 方向向左圖 2-2-11解析：右側(cè)細(xì)繩剪斷的瞬間，彈簧彈力來不及發(fā)生變化，故 a 的受力情況不變，a 左側(cè)細(xì)繩的拉力、靜摩擦力的大小、方向均不變，A 正確，B 錯誤；而在剪斷細(xì)繩的瞬間，b 右側(cè)細(xì)繩的拉力立即消失，靜摩擦力向右，C、D 錯誤答案：A