高考物理总复习（基础知识+方法探究+考点集训）摩擦力精讲课件 新人教版.ppt

摩擦力 一 摩擦力的分类 和 二 两类摩擦力的比较 静摩擦力 滑动摩擦力 相对静止 相对运动 粗糙 压力 相对运动趋势 相对运动 压力 粗糙 相反 相反 fn 相对运动 趋势 相对运动 例1指明质量为m的物体a在如图所示四种情况下所受的静摩擦力的方向并计算静摩擦力的大小 1 物体a静止于倾角为 的固定斜面上 如图甲所示 2 物体a受到水平拉力f作用而仍静止在水平面上 如图乙所示 题型一 静摩擦力的方向分析及大小计算 3 质量为m的物体a放在质量为m的车上 当车在紧急刹车过程中 车与地面间的动摩擦因数为 随车一起停止运动 如图丙所示 4 物体a在水平转台上 随转台一起以角速度 匀速转动 物体与转台没有发生相对滑动 且物体离转轴的距离为r 如图丁所示 思路点拨 解析 运用假设法不难判断出图甲中物体有沿斜面向下滑动的趋势 所受的静摩擦力沿斜面向上 由平衡条件求得 f mgsin 图乙中的物体a有向右滑动的趋势 所受静摩擦力沿水平面向左 由平衡条件求得 f f 判断静摩擦力方向 还可以根据共点力平衡条件以及牛顿第二定律判断 图丙中a物体随车一起向右减速运动 其加速度方向水平向左 故a物体所受静摩擦力方向水平向左 与加速度同向 先对整体运用牛顿第二定律得 m m g m m a 对物体a由牛顿第二定律得 f ma 联立两式得 f mg 图丁中 a物体随转台匀速转动 做匀速圆周运动 其加速度总指向圆心 则a受到的静摩擦力也总指向圆心 由牛顿第二定律得 f m 2r 方法与知识感悟 1 静摩擦力方向的判断方法 1 假设法 如下所示 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 当物体处于平衡状态 静止或做匀速直线运动 利用力的平衡条件判断静摩擦力的方向 当物体处于变速运动状态时 利用牛顿第二定律来判断静摩擦力的方向 3 利用牛顿第三定律 即作用力与反作用力的关系 判断 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方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力 利用牛顿第三定律来判断 2 静摩擦力大小的计算 1 静摩擦力没有直接公式可用 只能根据物体的运动状态来求 当物体处于平衡状态时 静摩擦力的大小由平衡条件来求 而物体处于非平衡态时应由牛顿第二定律求解 当然对于滑动摩擦力的求解这种方法也是适用的 2 最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力 物体实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦力 最大静摩擦力与接触面间的压力成正比 一般情况下 为了处理问题的方便 最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理 例2如图所示 a为长木板 在水平面上以速度v1向右运动 物块b在木板a的上面以速度v2向右运动 下列判断正确的是 a 若是v1 v2 a b之间无滑动摩擦力b 若是v1 v2 a受到了b所施加的向右的滑动摩擦力c 若是v1v2 b受到了a所施加的向左的滑动摩擦力 题型二 滑动摩擦力的方向分析和大小计算 解析 若v1 v2 则a b相对静止 故a对 若v1 v2 则a相对b向右运动 故b对a施加向左的滑动摩擦力 b d错 若v1 v2 则a相对b向左运动 故b对a施加向右的滑动摩擦力 c错 答案 a 方法与知识感悟 1 滑动摩擦力的方向判断方法滑动摩擦力的方向判断方法可以根据定义 利用 滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反 判断 也可以和静摩擦力的方向判断方法一样用 状态法 和 牛顿第三定律 判断 2 滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式ff fn来计算 应用此公式时要注意 1 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 与接触面的大小无关 fn为两接触面间的正压力 其大小不一定等于物体的重力 2 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 3 在分析摩擦力的方向时 要注意静摩擦力的方向的 可变性 和滑动摩擦力方向的 相对性 4 无论是静摩擦力还是滑动摩擦力 利用物体的运动状态不仅可以判断摩擦力的有无 摩擦力的方向 还可以求解摩擦力的大小 例3长直木板的上表面的一端放置一个铁块 木板放置在水平面上 将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起 木板另一端相对水平面的位置保持不变 如图所示 铁块受到的摩擦力ff随木板倾角 变化的图线可能正确的是 设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小 题型三 滑动摩擦力与静摩擦力的综合分析 思路点拨 弄清摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力是解题的关键 解析 铁块开始相对木板不动 受静摩擦力作用 ff1 mgsin 当 增大到一定程度 铁块相对木板滑动时 受滑动摩擦力作用 ff2 mgcos 由数学知识可知 只有c正确 答案 c 方法与知识感悟 这类题的特点是物体经过了几个过程 分析时应抓住以下几点 1 分析物体所经历的过程 哪个过程中受的是静摩擦力 哪个过程中受的是滑动摩擦力 2 静摩擦力的大小由平衡或动力学方程来求解 弄清这一过程中其它力的变化情况再确定静摩擦力如何变化 3 滑动摩擦力的大小由公式ff fn来计算 弄清fn是否变化 如何变化再确定滑动摩擦力如何变化 1 如图所示是主动轮p通过皮带带动从动轮q的示意图 a与b c与d分别是皮带上与轮缘上相互接触的点 则下列判断正确的是 a b点相对于a点运动趋势方向与b点运动方向相反b d点相对于c点运动趋势方向与c点运动方向相反c d点所受静摩擦力方向与d点运动方向相同d 主动轮受到的摩擦力是阻力 从动轮受到的摩擦力是动力 bcd 解析 p为主动轮 假设接触面光滑 b点相对于a点的运动方向一定与b点的运动方向相同 a错误 q为从动轮 d点相对于c点的运动趋势方向与c点的运动方向相反 q轮通过静摩擦力带动 因此 d点所受的静摩擦力方向与d点的运动方向相同 b c均正确 主动轮靠摩擦带动皮带 从动轮靠摩擦被皮带带动 故d也正确 2 如图所示 将粗糙的斜面体放在粗糙水平地面上 物块m放在斜面上 恰能沿斜面匀速下滑 斜面体静止不动 若用平行斜面向下的推力 使物块加速下滑 则斜面体 a 受到地面的摩擦力大小为零b 受到地面的摩擦力方向水平向右c 对地面的压力不变d 可能沿水平面向右运动 ac 解析 m在斜面上能匀速下滑 说明斜面对它的支持力fn和斜面对它的摩擦力f的合力f与它所受的重力mg等大反向 竖直向上 m静止 它受到重力mg 地面支持力n m对它的压力fn m对它的摩擦力f 由牛顿第三定律可知 fn 和f 的合力f 应竖直向下 因此 m水平方向不可能受到地面对它的摩擦力 用平行于斜面斜向下的力f推m m加速度运动 但f fn不变 故f fn 也不变 m的的受力情况不变 所以a c对 b d错 3 如右图甲所示 一物块在粗糙斜面上 在平行斜面向上的外力f作用下 斜面和物块始终处于静止状态 当f按图乙所示规律变化时 关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法中正确的是 a 一定增大b 可能一直减小c 可能先减小后增大d 不可能一直增大 c 解析 由于不知力f与mgsin 为斜面的倾角 的大小关系 故无法确定开始时摩擦力的方向 因此当f mgsin 时 随力f的减小 ff可能先向下减小再向上增大 当f mgsin 时 ff一直向上增大 故c正确 4 如图所示 有一半径为r 0 2m的圆柱绕竖直轴oo 以 9rad s的角速度匀速转动 今用力f将质量为kg的物体a压在圆柱侧面 使其以v0 2 4m s的速度匀速下降 若物体a与圆柱面的动摩擦因数 0 25 求力f的大小 已知物体a在水平方向受光滑挡板的作用 不能随轴一起转动 g取10m s2 分析 确定a相对圆柱的相对运动方向 进而找出摩擦力的方向 根据平衡条件求解 解析 圆柱与a接触处相对于a的速度垂直纸面向里 所以a相对于圆柱体既有v0 2 4m s的竖直向下的恒定速度 还有v r 9 0 2m s 1 8m s的垂直纸面向外的速度 a相对于圆柱体的合速度v 3m s 与竖直方向夹角 arctan arctan a所受摩擦力的方向与相对速度方向相反 其竖直向上的分量与a所受重力平衡 有ffcos mg 0 ff fn f 解得f 50n 1 下列说法正确的是 a 一个物体静止在另一个物体的表面上 它们之间一定不存在摩擦力b 滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反c 两物体间如果有了弹力 就一定有摩擦力d 两物体间有摩擦力 就一定有弹力 d 巩固基础 解析 根据摩擦力产生条件可知 两物体间有摩擦力 一定有弹力 但反之有弹力不一定有摩擦力 a c错误 d正确 滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反 而不是与运动方向相反 b错误 2 如图所示 轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体a与b 物体b放在水平地面上 a b均静止 已知a和b的质量分别为ma mb 绳与水平方向的夹角为 则 a 物体b受到的摩擦力可能为0b 物体b受到的摩擦力为magcos c 物体b对地面的压力可能为0d 物体b对地面的压力为mbg magsin bd 解析 b的受力分析如图所示 由于b物体处于静止状态 它受到的摩擦力不可能为0 又ft mag 故b受到的摩擦力为ff ftcos magcos 故a错b对 在竖直方向上 有摩擦力必有弹力 故b对地面的压力也不可能为0 则fnb ftsin mbg 所以fnb mbg ftsin mbg magsin c错d对 3 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0 t0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 bcd 解析 t t0时 f 0物体静止 说明物体所受摩擦力f mgsin 沿斜面向上 为正 a错 t 0时刻 如果f0 2mgsin 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 t 0时刻 如果f mgsin 则f 0 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 t 0时刻 如果f0 mgsin 则0时刻f 0 方向沿斜面向上为正 故选c 4 物块m在静止的传送带上匀速下滑时 传送带突然按图中箭头所示方向转动 则传送带转动后 a m将减速下滑b m仍匀速下滑c m受到的摩擦力变小d m受到的摩擦力不变 bd 解析 皮带静止和皮带顺时针转动 m和皮带之间相对速度变化了 但滑动摩擦力的大小与相对运动速度的大小无关 且滑动摩擦力的方向都沿斜面向上 所以m受力情况和运动情况都不变 选b d 5 水平皮带传输装置如图所示 o1为主动轮 o2为从动轮 当主动轮顺时针匀速转动时 物体被轻轻地放在a端皮带上 开始时物体在皮带上滑动 当它到达位置c时滑动停止 之后就随皮带一起匀速运动 直至传送到目的地b端 在传送过程中 若皮带与轮不打滑 则物体受到的摩擦力和图中皮带上p q两处 在o1 o2连线上 所受摩擦力的情况 有下列几种说法 其中正确的是 bc 提升能力 a 在ac段物体受水平向左的滑动摩擦力 p处受向上的滑动摩擦力b 在ac段物体受水平向右的滑动摩擦力 p处受向下的静摩擦力c 在cb段物体不受静摩擦力 q处受向下的静摩擦力d 在cb段物体受水平向右的静摩擦力 p q两处始终受向下的静摩擦力 解析 物体自a至c是在滑动摩擦力的作用下向前加速运动 故物体受水平向右的滑动摩擦力 自c至b物体与传送带相对静止 摩擦力为零 由于o1为主动轮 所以皮带上p点在轮子对其静摩擦力的作用下向下运动 即p处受向下的静摩擦力 o2为从动轮 皮带带动o2向顺时针转动 所以皮带上q点受向下的静摩擦力 综上所述 b c项正确 6 如图甲所示 两物体a b叠放在光滑水平面上 对物体a施加一水平力f f t关系图象如图乙所示 两物体在力f作用下由静止开始运动 且始终相对静止 则 a 两物体做匀变速直线运动b 两物体沿直线做往复运动c b物体所受摩擦力的方向始终与力f的方向相同d t 2s到t 3s这段时间内两物体间的摩擦力逐渐增大 cd 解析 由于两物体在f作用下由静止开始运动 且始终相对静止 则有f ma mb a 对b有ff mba 由f t图象可知 f随时间变化 则a随时间变化 a项错 c项正确 a b先沿正方向做加速度增大的变加速运动 再做加速度逐渐减小的变加速运动 然后做加速度增大的变减速运动 再做加速度逐渐减小的变减速运动至速度为0 整个过程中运动方向不变 b项错 2s 3s的时间内 f逐渐增大 a增大 ff增大 d项正确 7 如图所示 质量为m的木块在质量为m的长木板上受到向右的拉力f的作用而向右滑行 长木板处于静止状态 已知木块与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数为 2 下列说法正确的是 a 木板受到地面的摩擦力的大小一定是 1mgb 木板受到地面的摩擦力的大小一定是 2 m m gc 当f 2 m m 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 ad 解析 由于木块在木板上运动 所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用 其大小为 1mg 根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为 1mg 又由于木板处于静止状态 木板在水平方向上受到木块的摩擦力 1mg和地面的静摩擦力的作用 二力平衡 选项a正确 b错误 若增大f的大小 只能使木块加速度大小变化 但木块对木板的滑动摩擦力大小不变 因而也就不可能使木板运动起来 选项c错误 d正确 8 一个质量为0 3kg的物体沿水平面做直线运动 如图所示 若图线a表示物体受水平拉力时的v t图象 图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的v t图象 取g 10m s2 则下列说法中正确的是 a 水平拉力的大小为0 1n 方向与摩擦力方向相同b 水平拉力对物体做功的数值为1 2jc 撤去拉力后物体还能滑行7 5md 物体与水平面间的动摩擦因数为0 1 ab 9 如图所示 斜面固定在地面上 倾角为37 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 质量为1kg的滑块 以一定的初速度沿斜面向下滑 斜面足够长 滑块与斜面间的动摩擦因数为 0 8 若取初速度方向为正方向 最大静摩擦力按滑动摩擦力处理 则该滑块所受摩擦力ff随时间变化的图象是下图中的 a 解析 滑块开始受沿斜面向上的滑动摩擦力ff mgcos37 6 4n 方向与规定的正方向相反 速度减为零后 受静摩擦力 由力的平衡知静摩擦力大小为mgsin37 6 0n 小于最大静摩擦力 按滑动摩擦力 6 4n 方向也与规定的正方向相反 故选项a对 10 超市中小张沿水平方向推着质量为m的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼 如图所示 假设小张 购物车 自动扶梯间保持相对静止 自动扶梯的倾角为30 小张的质量为m 小张与扶梯间的摩擦因数为 小车与扶梯间的摩擦忽略不计 则 b a 小张对扶梯的压力大小为mgcos30 方向垂直于斜面向下b 小张对扶梯的摩擦力大小为 m m gsin30 方向沿斜面向下c 扶梯对小张的摩擦力大小为 m m gcos30 方向沿斜面向上d 小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等 这是因为人和车均处于平衡状态 解析 对购物车进行受力分析 购物车受到的人的推力f mgtan 对人进行受力分析 人受到的摩擦力ff mgsin fcos m m gsin 沿斜面向上 人受到的弹力fn mgcos fsin mgcos mgsin tan a错 b对 c错 小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力 大小相等方向相反 d错 11 如图所示 将倾角 30 表面粗糙的斜面固定在地面上 用一根轻质细绳跨过两个光滑的半径很小的滑轮连接甲 乙两物体 均可视为质点 把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行 把乙物体悬在空中 并使细绳拉直且偏离竖直方向 60 开始时甲 乙均静止 现同时释放甲 乙两物体