高中物理 問題原型與延伸 專題3.3 摩擦力學案 新人教版必修1

專題3.3 摩擦力知識點撥一、彈力的概念（1）定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原來的形狀，對與它接觸的物體發(fā)生力的作用，這種力叫做彈力（2）產(chǎn)生條件：直接接觸發(fā)生彈性形變（3）一切物體在力的作用下都會發(fā)生形變。二、彈力方向的判定方法如下：1. 根據(jù)物體形變的方向判定；物體受到的彈力的方向與施力物體的形變方向相反。2. 根據(jù)使物體發(fā)生形變的外力方向判定；彈力的方向與作用在施力物體上，使物體發(fā)生形變的外力方向相反。3. 根據(jù)物體的運動情況，利用物體的平衡條件（或動力學規(guī)律）判定。4. 判定彈力方向時常見的幾種典型情況：（1）輕質(zhì)彈簧兩端的彈力方向，與彈簧中心軸線相重合，指向彈簧恢復(fù)原狀的方向。（2）輕繩對物體的彈力（即繩對物體的拉力）方向，總是沿著繩指向繩收縮的方向。（3）輕質(zhì)桿對物體的拉力或支持力的方向，不一定沿著桿的方向。（4）面與面接觸的彈力方向，垂直于接觸面指向受力物體。（5）點與面接觸的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面（或接觸面的切線），指向受力物體。（6）球與面接觸的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面（即在接觸點與球心的連線上），而指向受力物體。（7）球與球相接觸的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面（即在兩球心的連線上），而指向受力物體。三、彈力大小的計算：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比。公式： F kx 其中：k彈簧的勁度系數(shù)，單位：牛每米， 符號N/mx彈簧伸長（或縮短）的長度四、彈力有無的判斷接觸不一定存在彈力，只有發(fā)生彈性形變的兩相互接觸的物體間才存在彈力，彈力有無的判斷主要有以下兩種方法：1. 直接法：對于形變效果明顯的情況，可由形變情況直接判斷彈力的存在與否。如彈簧、橡皮筋等產(chǎn)生彈力的情況。2. 假設(shè)法：撤掉與之接觸的物體，看被研究物體的狀態(tài)是否改變，若改變則存在彈力，否則不存在彈力。 【原型】摩擦力的基本概念關(guān)于彈力和摩擦力，下列說法中正確的是 （1）兩個物體相互接觸并擠壓就一定存在摩擦力（2）運動的物體也可能受到靜摩擦力（3）兩物體間的摩擦力和壓力方向一定互相垂直（4）兩物體間的摩擦力大小與它們之間的彈力大小有關(guān)（5）兩物體間存在摩擦力時，彼此間一定有彈力（6）摩擦力總是阻礙物體的運動（7）運動的物體受到的摩擦力的方向總是與運動方向相反（8）相對靜止的兩個物體之間，也可能有摩擦力的相互作用（9）摩擦力既可以是動力，也可以是阻力（10）在兩個接觸面不變的情況下，壓力越大，靜摩擦力越大（11）只有靜止的物體才受靜摩擦力作用，運動的物體不會受靜摩擦力作用（12）在兩個接觸面不變的情況下，滑動摩擦力與物體間壓力成正比解析：1、兩個接觸面粗糙物體相互接觸并擠壓，且有相對運動或相對運動趨勢時，才一定存在摩擦力，故A錯誤；2、11、靜止的物體可能受到滑動摩擦力，運動的物體可能受到靜摩擦力作用，比如正在傳送帶上升的物體，物體在運動，但受到靜摩擦作用，故2正確，11錯誤；3、兩物體間的摩擦力和壓力方向一定互相垂直，故3正確；4、靜摩擦力的大小與支持力的大小無關(guān)；故4錯誤；5、只要物體間存在摩擦力時，彼此間一定有彈力；故5正確；6、摩擦力總是阻礙物體的相對運動；故6錯誤；7、運動物體所受的摩擦力的方向可跟運動方向相反，也可以與運動方向相同；故7錯誤；8、相對靜止的兩個物體之間，也可能有摩擦力的相互作用，也可能沒有摩擦力作用，故8正確；9、摩擦力阻礙的是物體之間的相對運動，可能充當動力也可能充當阻力，故9正確；10、兩個接觸面不變的情況下，壓力越大，滑動摩擦力越大，而靜摩擦力可能不變，故10錯誤；12、根據(jù)滑動摩擦力公式f=N，當兩個接觸面不變的情況下，滑動摩擦力與物體間壓力成正比，故12正確；故答案為：2、3、5、8、9、12。點評：摩擦力的基本概念常以選擇題的形式考查，本題提示讀者要牢記摩擦力的相關(guān)概念。 變型1、靜摩擦力大小的計算 【延伸1】如圖所示，物體A放在水平桌面上，通過定滑輪懸掛一個重為10N的物體B，且已知物體A與桌面間的最大靜摩擦力為4N要使A靜止，需加一水平向左的力F1，則力F1的取值可以為（ ） A6N B8N C10N D40N解析：A、當F1=6 N時，靜摩擦力為f=F2F1=4 N，即達到最大值且方向向左，故A正確；B、當F1=8 N時，靜摩擦力為f=F2F1=2 N4 N，物體仍能靜止，且f的方向向左，故B正確；C、當F1=10 N，靜摩擦力為f=F2F1=0，故C正確；D、當F1=40N時，由于最大靜摩擦力為4 N，所以4 NF1F2，物體不平衡，將加速向左移動，故D錯誤故選：ABC 點評：靜摩擦力的大小是可變的，靜摩擦力大小的計算與滑動摩擦力不同，他沒有計算公式，應(yīng)根據(jù)平衡條件求解靜摩擦力的大小。 變型2、滑動摩擦力大小的計算 【延伸2】一個重為200N的物體，放在水平面上，物體與平面間的動摩擦因數(shù)=0.1，試求物體在下列幾種情況下受到的摩擦力（1）物體靜止時用F=8N的水平力向右拉物體；（2）物體靜止時用F=30N的水平力向右拉物體；（3）物體以15m/s的初速度向左運動，用F=18N水平向右的力拉物體；（4）物體開始時靜止，現(xiàn)對物體施加一個水平力，當拉力大小由零逐漸增大到18N時，物體受到的摩擦力是多大？當拉力大小由28N逐漸減小到18N時，物體受到的摩擦力又是多大？解析：物體的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力fmax=N=20N（1）由于f=8 Nfmax，物體仍靜止，所受靜摩擦力為8 N，方向水平向左（2）由于f=30 Nfmax，所以物體相對水平面向右運動，這時物體所受滑動摩擦力大小為f滑=N=20 N，方向水平向左（3）由于物體向左運動，所受滑動摩擦力方向水平向右，大小仍等于20 N（4）當拉力大小由零逐漸增大到18N時，物體靜止，受到的摩擦力是18N，當拉力大小由28N逐漸減小到18N時，物體受到的滑動摩擦力20N點評：滑動摩擦力大小用公式f=FN計算，由接觸面性質(zhì)決定，F(xiàn)N表示接觸面間的正壓力。 變型3、摩擦力方向的判斷 【延伸3】有三個相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平地面上，物體之間不光滑，如圖所示現(xiàn)用一水平力F作用在乙物體上，物體仍保持靜止，下列說法正確的是（ ） A丙受到地面的摩擦力大小為F，方向水平向左B甲受到水平向右的摩擦力作用C乙對丙的摩擦力大小為F，方向水平向右D丙對乙的摩擦力大小為F，方向水平向右解析：A、對整體受力分析，水平方向整體受到拉力與受到地面對丙的水平向左的靜摩擦力，故A正確；B、對甲受力分析，受重力和支持力，不受到摩擦力作用，故B錯誤；CD、對甲、乙整體受力分析，水平方向受拉力和向左的摩擦力，根據(jù)平衡條件，丙對乙的摩擦力大小為F，方向水平向左，那么乙對丙的摩擦力大小為F，方向水平向右，故C正確，D錯誤；故選：AC。點評：“相對”是對研究對象與其接觸的物體而言的，不要把“物體的運動方向”和“物體的相對運動方向”等同起來。 跟蹤練習：1關(guān)于靜摩擦力，下列說法正確的是( )A只有靜止的物體才可能受靜摩擦力B有相對運動趨勢的相互接觸的物體間有可能產(chǎn)生靜摩擦力C產(chǎn)生靜摩擦力的兩個物體間一定相對靜止D兩個相對靜止的物體間一定有靜摩擦力產(chǎn)生2關(guān)于滑動摩擦力的產(chǎn)生，下列說法正確的是( ) A只有相互接觸且發(fā)生相對運動的物體間才可能產(chǎn)生滑動摩擦力 B只有運動的物體才可能受到滑動摩擦力C受彈力作用的物體一定會受到滑動摩擦力D受滑動摩擦力作用的物體一定會受到彈力作用3關(guān)于摩擦力，下列說法正確的是( )A人走路時，腳和地面之間的摩擦力是阻礙人運動的B滑動摩擦力的方向總是與物體運動方向相反C受靜摩擦力作用的物體一定是靜止不動的D摩擦力的方向可以與物體的運動方向相同4.如圖所示，A、B疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運動，下列說法正確的是( ) AA、B之間無摩擦力BA受到的摩擦力水平向右CB受到A的摩擦力水平向左D地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右5如圖所示，甲、乙兩位同學做“拔河”游戲，兩人分別用伸平的手掌托起長凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向兩側(cè)拖拉。若凳子下表面各處的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四塊磚，則下列判斷正確的是( ) A凳子向甲方移動B凳子向乙方移動C凳子在原處不會被移動D凳子向體重大的一方移動6如圖所示，在甲圖中，小孩用80N的水平力推木箱，木箱不動，則木箱此時受到的靜摩擦力大小為_N；在乙圖中，小孩用至少100N的水平力推木箱，木箱才能被推動，則木箱與地面間的最大靜摩擦力大小為_N；在丙圖中，小孩把木箱推動了，若此時木箱與地面間摩擦力大小為90N，木箱對地面的壓力大小為200N，則木箱與地面間動摩擦因數(shù)為_依次填入以上空格的正確答案是( ) A0、80、0.45 B80、100、0.45C80、80、0.90 D80、100、0.907滑雪是北方地區(qū)人們喜愛的一種運動。有的地方，人們用鹿拉滑雪板進行滑雪比賽(如圖)。已知滑雪板與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.02，滑雪板和人的總質(zhì)量為180kg。如果鹿拉著滑雪板做勻速直線運動，求鹿的拉力大小。 答案與解析： 1 答案：BC解析：對照產(chǎn)生靜摩擦力的條件可以看出：選項B、C正確，而D錯誤。產(chǎn)生靜摩擦力的兩個物體之間一定“相對靜止”，但物體不一定“靜止”例如當用傳送帶把貨物由低處送往高處時，物體是運動的，但物體和傳送帶間相對靜止，傳送帶對物體的摩擦力是靜摩擦力。可見選項A錯誤。 2 答案：AD解析： 對照產(chǎn)生滑動摩擦力的條件可以看出；選項A、D正確，而C錯誤。產(chǎn)生滑動摩擦力的條4. 答案：BC解析：對A物體，由于A勻速運動，由二力平衡可知，B對A的摩擦力必與F等大反向，故A錯，B正確；對B物體，由力的作用的相互性，B對A的摩擦力一定與A對B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正確；對A、B整體分析，由于AB一起向左勻速運動，則地面對B的摩擦力一定為滑動摩擦力，且水平向右，故D錯誤。 5 答案：B解析：因為乙方處的正壓力大，所受的摩擦力大于甲方處所受的摩擦力，所以凳子向乙方8