高考物理双基突破专题08摩擦力精讲.docx

专题八 摩擦力（精讲）一、滑动摩擦力1滑动摩擦力的定义与条件（）1定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，所受到的阻碍它相对滑动的力。（2）产生的条件：相互接触，接触面不光滑；接触处有弹力；两物体间存在相对运动。说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解。2滑动摩擦力的方向（1）方向：与接触面相切，与物体接触面之间的弹力方向垂直，并且跟物体相对运动的方向相反。（2）区别：“相对运动趋势方向”、“相对运动方向”和“运动方向” “相对运动趋势方向”是指物体有相对于参考物体沿某个方向运动的倾向，而实际上不一定沿该方向运动，可理解为“如果物体不受静摩擦力作用时的运动方向”。“相对运动方向”通常是指物体相对于参考物体运动的方向，在研究摩擦力时此参考物体一般指摩擦力的施力物体。“运动方向”通常是指物体相对于地面运动的方向。如用传送带匀速向上传送物体，若不受摩擦力物体将会沿传送带滑下，故物体有“沿传送带向下运动的趋势”，实际上并没有沿传送带向下运动，物体相对于传送带是静止的，而物体的运动方向是斜向上的。如图所示，木块B在长木板A上运动，A在水平面上运动。若v1v2，则B相对A向右运动，B受到方向向左的滑动摩擦力f1作用，此时滑动摩擦力f1的方向与运动方向相反；若v1FAFB BFCFAFB CFAFBFC D不能比较大小【答案】C【解析】由FFN知F的大小只与和FN有关，与物体的运动状态无关，故C正确。计算摩擦力时的三点注意首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才有公式FFN，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解；公式FfFN中的FN为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力；为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面积、速度大小均无关。滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关，只由动摩擦因数和正压力两个因素决定。（2）状态法：若未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律求解滑动摩擦力的大小。【题2】如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为的固定斜面C匀速下滑，则AA、B间没有静摩擦力 BA受到B的静摩擦力方向沿斜面向上CA受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsin DA与B间的动摩擦因数tan 【答案】C【题3】一块质量均匀分布的长方体木块按图甲、乙、丙所示的三种方式在同一水平面上运动，其中甲图中木块做匀速运动，乙图中木块做匀加速运动，丙图中木块侧立在水平面上做与甲图相同的运动。则下列关于甲、乙、丙三图中木块所受滑动摩擦力大小关系的判断正确的是AFf甲Ff乙Ff丙 BFf甲Ff丙Ff乙 CFf甲Ff乙Ff丙 DFf丙Ff甲m，则和假设的情况相同，D正确；若m0m，则静摩擦力为零，A正确；若m02（mM）g时，木板便会开始运动 D无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动【答案】AD【题11】（多选）如图甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是 A图甲中物块m受到摩擦力 B图乙中物块m受到摩擦力C图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 D图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力 【答案】BD【解析】对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误。对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。（3）静摩擦力的有无及方向的判断方法静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势的方向又难以判断，这就使静摩擦力方向的判断成为一个难点。判断静摩擦力的方向常用下列方法：方法1：假设法假设法有两种，一种是假设物体间接触面光滑，若物体间不发生相对滑动，则物体间无相对运动趋势，故无静摩擦力作用；若物体间发生相对滑动，则物体间有相对运动趋势，故有静摩擦力作用，其方向与相对运动趋势的方向相反。另一种是假设摩擦力存在，看所研究物体是否改变原来的运动状态。方法2：状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向。首先弄清物体运动状态（是平衡状态，加速或减速状态），分析出除摩擦力外的其它力，看是否能维持这个运动状态，若不能维持，说明一定受摩擦力，根据平衡条件或牛顿定律，即可判断出静摩擦力的方向。应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法,用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势，使模糊不清的问题明朗化，复杂的问题简单化在使用状态法处理问题时，需注意以下两点：明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向。静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角。【题12】如图所示，物体A置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的是 A物体A随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下B物体A随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下C物体A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用D无论A随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体A的作用力均相同【答案】D【题13】如图，倾角为的斜面体C置于水平地面上，小物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则AB受C的摩擦力一定不为零 BC受地面的摩擦力一定为零CC有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D将细绳剪断而B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左【答案】C方法3：牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再利用牛顿第三定律（即作用力与反作用力的关系）来判断。此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“相互作用”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。【题14】位于斜面上的物体m 在沿斜面向上的力F的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的方向A沿斜面向上 B沿斜面向下 C可能没有摩擦力 D以上三种情况都有可能【答案】D【解析】物体受到重力G、支持力N、推力F的作用，由于它们的大小关系不确定，必须讨论几种情说明：运动趋势的方向的判断可用假设法：假设无摩擦，看所受合力的方向，合力的方向向哪，则运动趋势的方向就向哪。三、对摩擦力的进一步理解正确理解动摩擦力和静摩擦力中的“动”与“静”的含义。“动”和“静”是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的，而不是相对于地面的运动和静止，所以受滑动摩擦力作用的物体可能是静止的，反之，受静摩擦力作用的物体可能是运动的。误区一：有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件。虽有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”，则不会产生摩擦力，反之，若两物体间有摩擦力，则一定有弹力。误区二：摩擦力的大小一定与正压力成正比若摩擦力是滑动摩擦力，根据FfFN可知，两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比。但对静摩擦力而言，它是一个被动力，随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的变化而变化，与正压力大小无关，正压力只可影响最大静摩擦力的大小。误区三：摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力，也可以是动力。误区四：摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上。常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上，但不是所有情境下的摩擦力均如此。一人站在扶梯上，随扶梯斜向上加速上升；人沿扶梯斜向上运动，而人所受摩擦力却是水平方向，与运动方向并不共线。故两物体间摩擦力的方向应理解为“与两物体接触面相切，和物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反”，而与物体的运动方向无关。四、摩擦力的“突变”问题某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”。1静静“突变”物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。【题15】（多选）木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动，现用F1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，则力F作用后A木块A所受摩擦力大小是8N B木块A所受摩擦力大小是11.5 NC木块B所受摩擦力大小是9 N D木块B所受摩擦力大小是7 N【答案】AC2静动“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。【题16】（多选）在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连（调节传感器高度使细绳水平），滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶（调节滑轮使桌面上部细绳水平），整个装置处于静止状态实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象，下列说法正确的是A可求出空沙桶的重力 B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50秒后小车做匀速直线运动（滑块仍在车上）【答案】BC3动动“突变”【题17】传送带以恒定的速率v=10m/s运动，已知它与水平面成=37，如图所示，PQ=16m。将一个小物体无初速度地放在P点，小物体与传送带间的动摩擦因数为=0.5，问当皮带逆时针转动时，小物体运动到Q点的时间为多少？【答案】2s【解析】当物体刚放在传送带上时，物体的速度速度传送带的速度，物体所受的滑动摩擦力方向沿斜面向下，加速度为：m/s2滑行时间：=1s滑行距离：=5m当物体与传送带的速度相同时，由于重力的作用物体继续加速，物体的速度大于传送带的速度，摩擦力的方向变为沿斜面向上，加速度为： m/s2因为：s2= s s1=11m又：解得：t