2020版高考物理总复习第二章第2节摩擦力教学案新人教版.docx

第2节摩 擦 力【p25】夯实基础1两种摩擦力的比较静摩擦力滑动摩擦力定义两_相对静止_的物体间的摩擦力两_相对运动_的物体间的摩擦力产生条件1.接触面_粗糙_2接触处有_压力_3两物体间有_相对运动趋势_1.接触面_粗糙_2接触处有_压力_3两物体间有_相对运动_大小、方向大小：0FfFmax方向：与受力物体相对运动趋势的方向_相反_大小：Ff_FN_方向：与受力物体相对运动的方向_相反_作用效果总是阻碍物体间的_相对运动趋势_总是阻碍物体间的_相对运动_2.摩擦力的分析(1)用假设法判断静摩擦力的有无及方向(1)摩擦力大小的计算静摩擦力的大小，依力的平衡条件或牛顿运动定律求解滑动摩擦力的大小，通常用公式FfFN来计算，要注意FN是两接触面间的压力，不一定等于物体的重力；Ff与运动速度和接触面的大小均无关考点突破例1如图所示，质量分别为m和M的A、B两物块叠放在粗糙的水平面上，A与B间接触面水平，动摩擦因数为1，B与水平面间的动摩擦因数为2，水平力F作用在B物块上，在下述各情况中，确定A、B间的摩擦力f1、B与水平面间的摩擦力f2的大小和方向(1)A、B一起向右做匀速直线运动；(2)A、B一起向右做加速度大小为a的匀减速直线运动；(3)A、B一起向右以加速度a做匀加速直线运动；(4)撤去水平力F，给A、B一个水平向左的初速度v0，A、B一起向左运动时【解析】(1)A与B均处于平衡状态，f10，f2F方向水平向左；(2)A与B之间为静摩擦力，依牛顿第二定律f1ma，方向水平向左；B与水平面间为滑动摩擦力f22(mM)g，方向水平向左；(3)A与B之间为静摩擦力，依牛顿第二定律f1ma，方向水平向右，B与水平面间为滑动摩擦力f22(mM)g，方向水平向左；(4)A与B都具有水平向右的加速度a2g，一起向左做匀减速直线运动，A与B间为静摩擦力，f12mg，方向水平向右；B与水平面间为滑动摩擦力，f22(Mm)g，方向水平向右例2如图甲所示，放在固定斜面上不同质量的物体，受到一个平行斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化如图乙所示则在0t0时间内物体所受的摩擦力f随时间t的变化规律可能为(取沿斜面向上为摩擦力f的正方向)()【解析】tt0时，F0，物体静止，说明物体所受摩擦力fmgsin .沿斜面向上，为正，A错，t0时刻，如果F02mgsin ，则F在2mgsin 到mgsin 区间变化时，f在mgsin 到0之间变化，方向沿斜面向下为负；F在mgsin到0区间变化时，f在0到mgsin之间变化，方向沿斜面向上为正故D可能正确t0时刻，如果Fmgsin ，则f0，当F在mgsin 到0之间变化时，f在0到mgsin 之间变化，方向沿斜面向上为正，故选B.t0时刻，如果F0Ff滑(4)木块相对于木板开始滑动后，Ff滑mgcos ，此时，滑动摩擦力随的增大而减小，按余弦规律变化(5)最后，Ff滑0.综上分析可知，选项C正确解法二 ：特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解，具体分析见下表：特殊位置分析过程木板刚开始运动时此时木块与木板间无摩擦，即Ff静0，故选项A错误.木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力，且大于刚开始运动时所受的滑动摩擦力，即FfmFf滑，故选项B、D错误.【答案】C【小结】用临界法分析摩擦力突变问题的“三点注意”：1题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态2静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值3研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生突变的分界点针对训练5一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F110 N，F22 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(C)A10 N，方向向左 B6 N，方向向右C2 N，方向向右 D0【解析】当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力的大小为8 N，可知静摩擦力的最大值Fmax8 N当撤去力F1后，F22 NFmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向C正确6长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角变大)，另一端不动，如图所示则铁块受到的摩擦力Ff随角度的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(C)【解析】使铁块沿着斜面下滑的力是Fmgsin ，对于一个确定的角度，最大静摩擦力是fmmgcos .如果Ffm，那么铁块所受的是静摩擦力，由平衡条件得知，摩擦力fFmgsin ，当逐渐变大，会出现Ffm，这样，出现滑动摩擦，摩擦力ffmmgcos ，在阶段1即静摩擦阶段，fFmgsin ，的变化范围在0到90之间，sin 随变大而变大，当F大到等于fm后，就进入第2阶段即动摩擦阶段，ffmmgcos ，余弦函数随变大而变小，由题知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两阶段在衔接处没有数值突变，故C正确；故选C.考 点 集 训【p267】A组1一物块放在固定斜面上，物块处于静止状态，如图所示下列说法正确的是(B)A物块不受摩擦力 B物块受到沿斜面向上的摩擦力C物块受到沿斜面向下的摩擦力 D物块受到水平向右的摩擦力【解析】若斜面光滑，物块会下滑，说明物块相对于斜面有向下滑动的趋势，故物块受到沿斜面向上的静摩擦力，故B正确，A、C、D错误故选B.2汽车的发动机通过变速器和后轮相连，当汽车由静止开始向前运动时(D)A前轮、后轮受到的摩擦力方向都向后B前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后C前轮、后轮受到的摩擦力方向都向前D前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前【解析】由于变速器和后轮相连，所以后轮主动向前转，相对于地面向后运动，受到向前的摩擦力；车向前运动时，前轮相对于地面向前运动，所以受到地面向后的摩擦力，D正确，A、B、C错误3(多选)如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力F的作用下始终处于静止状态，拉力F在如图乙所示的范围内变化，取沿斜面向上为正方向则物块所受的摩擦力Ff与时间t的关系正确的是(BD)【解析】若t0时静摩擦力沿斜面向上，随F减小，Ff增大，当F反向后，Ff在原来基础上继续增大，D正确；若t0时，静摩擦力沿斜面向下，随F减小，Ff减小，在F0前，Ff变为沿斜面向上，B正确4如图，质量为M的滑块a，置于水平地面上，质量为m的滑块b放在a上二者接触面水平现将水平向右的力F作用在b上让F从0缓慢增大当F增大到某一值时，b相对a滑动，同时a与地面间摩擦力达到最大已知a、b间的动摩擦因数为1，a与地面之间的动摩擦因数为2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则1与2之比为(D)A. B.C. D.【解析】由题意知当b相对a滑动，同时a与地面间摩擦力达到最大以a为研究对象，由平衡条件得1mg2g，解得，所以A、B、C错误，D正确5如图所示，物块A放在倾斜的木板上，改变木板与水平面之间的夹角，发现当30和45时物块A所受的摩擦力大小恰好相等，则物块A与木板之间的动摩擦因数为(B)A. B. C. D.【解析】30时物体处于静止状态，静摩擦力和重力的下滑分力相等即：Ffmgsin 30；45时物体沿斜面下滑，滑动摩擦力为：FfFNmgcos 45；由mgsin 30mgcos 45；解得：；故选B.6木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之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，如图所示力F作用后，下列判断正确的是(C)A木块A所受摩擦力大小是12.5 N 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【解析】木块A与地面间的滑动摩擦力为：fAmAg0.2550 N12.5 N，木块B与地面间的滑动摩擦力为：fBmBg0.2560 N15 N，弹簧弹力为：F弹kx4000.02 N8 N，施加水平拉力F后，对B物体受力分析，重力与支持力平衡，水平方向受向右的弹簧弹力和拉力，由于B木块与地面间的最大静摩擦力为15 N(等于滑动摩擦力)，大于弹簧弹力和拉力之和，故木块B静止不动，所以木块B受到的静摩擦力与弹簧弹力和拉力的合力平衡，因而：fBF弹F8 N1 N9 N，故C正确，D错误施加水平拉力F后，弹簧长度没有变化，弹力不变，故木块A相对地面有向左的运动趋势，其受到向右的静摩擦力，且与弹力平衡，因而：fAF弹8 N，故A、B错误B组7(多选)如图所示，一辆运送沙子的自卸卡车装满沙子，沙粒之间的动摩擦因数为1，沙子与车厢底部材料的动摩擦因数为2，车厢的倾角用表示(已知21)，下列说法正确的是(AC)A要顺利地卸干净全部沙子，应满足tan 2B要顺利地卸干净全部沙子，应满足sin 2C只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足2tan 1D只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足21tan 【解析】对沙子分析，若要顺利地卸干净全部沙子，则mgsin 2mgcos ，知A对；同理C对8如图所示，一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，物块位于水平面上A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点，A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2.物块与地面的最大静摩擦力为Ffm，则弹簧的劲度系数为(C)A. B.C. D.【解析】物块在离墙壁的最近点和最远点，受到的静摩擦力等于最大静摩擦力Ffm，由平衡条件和胡克定律可得：Ffmk(L0x1)，Ffmk(x2L0)，解得：k，C正确9如图所示，斜面倾角为30，一个重20 N的物体与轻弹簧一端相连，弹簧另一端固定在挡板上，物体在斜面上静止不动弹簧的劲度系数为k100 N/m，原长为10 cm，现在的长度为6 cm.(1)试求物体所受的摩擦力大小和方向；(2)若将这个物体沿斜面上移6 cm，弹簧仍与物体相连，下端仍固定