高考物理一轮复习 第2单元相互作用第2讲　摩擦力课件 新人教版.ppt

第2讲摩擦力 知识建构 技能建构 1 滑动摩擦力 两个相互接触且发生形变的粗糙物体 当它们发生 相对滑动时 就会在接触面上产生阻碍 相对滑动的力 一 滑动摩擦力和静摩擦力的定义 2 静摩擦力 两个相互接触且发生形变的粗糙物体 当它们具有 相对运动趋势时 就会在接触面上产生阻碍 相对运动趋势的力 知识建构 技能建构 二 两种摩擦力的比较 知识建构 技能建构 2 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力的物体不一定运动 点拨 1 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 3 接触面处有摩擦力时一定有弹力 且弹力与摩擦力总垂直 反之不一定成立 知识建构 技能建构 1 关于摩擦力的作用 下列说法中正确的是 a 摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势 b 摩擦力的方向与物体运动方向有时是一致的 c 摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上 d 摩擦力的方向总是与物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反 解析 摩擦力阻碍的是相对运动或相对运动趋势与物体运动的方向不一定相反 答案 abd 知识建构 技能建构 2 装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出 如图所示 则在匀加速拖出的过程中 a 材料与平台之间的接触面积逐渐减小 摩擦力逐渐减小 b 材料与平台之间的相对速度逐渐增大 摩擦力逐渐增大 c 平台对材料的支持力逐渐减小 摩擦力逐渐减小 d 材料与平台之间的动摩擦因数不变 支持力也不变 因而工人拉力也不变 解析 滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关 只与压力和动摩擦因数有关 a b错误 在匀加速拖出的过程中 支持力始终等于重力 动摩擦因数又不变 因此工人的拉力也不变 c错误 d正确 答案 d 知识建构 技能建构 3 木块a b分别重50n和60n 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2cm 弹簧的劲度系数为400n m 系统置于水平地面上静止不动 现用f 1n的水平拉力作用在木块b上 如图所示 力f作用后 a 木块a所受摩擦力大小是12 5n b 木块a所受摩擦力大小是11 5n c 木块b所受摩擦力大小是9n d 木块b所受摩擦力大小是7n 知识建构 技能建构 静止不动 所受摩擦力仍为8n 所以a b d错误 c正确 答案 c 解析 设静摩擦力最大值等于滑动摩擦力 则fa ga 12 5n fb gb 15n 施加力f之前 静摩擦力f kx 8n 施加力f之后 对b物体有f kx 9n 15n 即物体b静止不动 所受摩擦力大小为9n a 知识建构 技能建构 4 如图甲所示 一木块放在动摩擦因数为的平板上 在板与水平面的夹角 由0 增大到90 的过程中 木块所受的摩擦力f和倾角 的关系图象是图乙中的 乙 甲 知识建构 技能建构 解析 如图丙所示 随 增大 木块将由静止变为运动 当 增大到某一定值时 假设木块刚好滑动 此时木块受到的静摩擦力fm mgcos 由平衡条件有 f mgsin mgcos 又 得 30 因此0 30 时 f mgsin 30 时 f mgcos 故正确的图象是b 答案 b 丙 知识建构 技能建构 例1如图甲所示 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随传送带一起向上匀速运动时 a所受的摩擦力沿斜面向下 b 物体a随传送带一起向下匀速运动时 a所受摩擦力沿斜面向下 c 物体a随传送带一起向下匀速运动时 a不受摩擦力作用 d 无论a随传送带一起向上还是向下匀速运动 传送带对物体a的作用力均相同 一 摩擦力方向的判断 甲 知识建构 技能建构 规范全解 无论传送带向上还是向下运动 物块a随传送带匀速运动处于平衡状态 在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下运动的趋势 传送带对物块有沿斜面向上的静摩擦力 根据平衡条件可得f mgsin 所以d正确 答案 d 乙 名师点金 物体a无论随传送带一起向上还是向下做匀速运动 均为平衡状态 故可根据摩擦力的作用效果来判断 知识建构 技能建构 1 滑动摩擦力的方向 与相对运动的方向相反 但与物体运动的方向不一定相反 方法概述 2 静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反 而相对运动趋势不如相对运动直观 它具有很强的隐蔽性 所以静摩擦力的方向判定较困难 为此常用下面几种方法 知识建构 技能建构 2 反推法 是从研究物体表现出的运动状态反推它必须具有的条件 分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的方向了 1 假设法 假设接触面光滑 看物体是否发生相对运动 若发生相对运动 则说明物体受静摩擦力 且物体发生相对运动的方向即为相对运动趋势的方向 从而确定静摩擦力的方向 3 根据摩擦力的效果来判断其方向 摩擦力的效果表现为 平衡其他力 做动力 做阻力 提供向心力等 知识建构 技能建构 1 若物体a随传送带向上匀加速运动 其所受摩擦力方向如何 变式训练1在例1中其他条件不变时 2 若物体a随传送带向下匀加速运动 其所受摩擦力方向又如何 规范全解 1 物体a沿斜面向上匀加速运动 取向上为正方向 根据牛顿第二定律可得 f mgsin ma 摩擦力沿斜面向上 知识建构 技能建构 2 物体a沿斜面向下匀加速运动 取向下为正方向 根据牛顿第二定律可得 f mgsin ma 如果a gsin 则摩擦力f 0 如果a gsin 则摩擦力f 0 摩擦力沿斜面向下 如果a gsin 则摩擦力f 0 摩擦力沿斜面向上 答案 见解析 知识建构 技能建构 例2如图所示 轻绳两端分别与a c两物体相连接 ma 1kg mb 2kg mc 3kg 物体a b c及c与地面间的动摩擦因数均为 0 1 轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计 若要用力将c物体拉动 则作用在c物体上的 按最大静摩擦力等于滑动摩擦力计算 水平向左的拉力f最小为 取g 10m s2 a 6nb 8nc 10nd 12n 二 摩擦力大小的计算方法 知识建构 技能建构 规范全解 滑轮两边绳上的力相等 设为t 先根据整体法 对a b c整体研究 刚好拉动时 f最小 有f 2t mag mbg mcg 对a研究 a刚运动时 t mag 联立解得f 8n 答案 b 名师点金 f最小与刚好拉动对应 刚好拉动时 物体之间达到最大静摩擦力 分别以a和a b c整体为研究对象列平衡方程求解 知识建构 技能建构 1 静摩擦力大小的计算 根据物体所受外力及所处的状态 平衡或加速 可分为两种情况 方法概述 计算摩擦力的大小 首先要判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小 知识建构 技能建构 2 物体有加速度时 若只有摩擦力 则ff ma 例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度 若除摩擦力外 物体还受其他力 则f合 ma 先求合力再求摩擦力 这种与运动状态有关的特点 区别于滑动摩擦力 1 物体处于平衡状态 静止或匀速 利用力的平衡条件来判断其大小 知识建构 技能建构 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 fn为两接触面间的压力 其大小不一定等于物体的重力 2 滑动摩擦力的计算 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以下几点 2 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面的大小也无关 知识建构 技能建构 3 最大静摩擦力的计算 一般情况下 最大静摩擦力大于滑动摩擦力 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 3 根据物体的运动状态求解 若物体处于平衡状态 利用平衡条件求解 若物体有加速度 利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解 知识建构 技能建构 变式训练2如图所示 位于水平桌面上的物块p 由跨过定滑轮的轻绳与物块q相连 从滑轮到p q的两段绳都是水平的 已知q与p之间以及p与桌面之间的动摩擦因数都是 两物块的质量都是m 滑轮的质量及滑轮轴上的摩擦都不计 若用一水平向右的力f拉p使它做匀速运动 则f的大小为 a 4 mgb 3 mgc 2 mgd mg 知识建构 技能建构 规范全解 设绳的拉力为t p q之间的摩擦力为f1 p与地面之间的摩擦力为f2 对q有 f1 mg t f1 对p进行受力分析有 f2 2mg f t f1 f2 联立解得 f 4 mg 答案 a 知识建构 技能建构 高考真题1 2011年高考 新课标全国卷 如图所示 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力f kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1和a2变化的图线中正确的是 知识建构 技能建构 知识建构 技能建构 解析提示 先考虑木块和木板相对静止为临界条件 再根据水平力变化进行判断 命题分析 本题以典型的板块模型命题 较好的考查了学生分析问题的能力 有一定的区分度 知识建构 技能建构 规范全解 设木块和木板相对静止 由方程f m1 m2 a0 m2g m1a0 得f0 m1 m2 当ff0时 木块和木板发生相对运动 由于木板所受滑动摩擦力大小不变 所以木板a1保持不变 木块受到水平力和滑动摩擦力作用 合力增大 所以a2增大 答案 a 知识建构 技能建构 考向预测1如图所示 物体a与b相对静止 共同沿固定斜面c匀速下滑 则下列说法正确的是 a a b间摩擦力为零 b b与斜面间的动摩擦因数为 tan c b受到的滑动摩擦力的大小为mbgsin d 斜面受到b施加的滑动摩擦力的方向沿斜面向上 知识建构 技能建构 等于整体的重力沿斜面向下的分力 计算可知b与斜面间的动摩擦因数 tan b对c错 斜面受到b的摩擦力方向沿斜面向下 d错 答案 b 解析 对物体a分析知 b对a的摩擦力等于a的重力沿斜面方向的分力 一定不为零 a错 对a b整体分析可知斜面对b的摩擦力 知识建构 技能建构 高考真题2 2010年高考 新课标全国卷 如图甲所示 一物块置于水平地面上 当用与水平方向成60 角的力f1拉物块时 物块做匀速直线运动 当改用与水平方向成30 角的力f2推物块时 物块仍做匀速直线运动 若f1和f2大小相等 则物块与地面之间的动摩擦因数为 甲 a 1b 2 c d 1 知识建构 技能建构 解析提示 确定研究对象 然后按照已知力 重力 弹力 摩擦力顺序分析物体所受的性质力 再根据共点力作用下物体的平衡条件进行求解 命题分析 题目以选择题形式考查学生能否对研究对象进行受力分析 应用正交分解法解决共点力作用下物体的平衡问题 理解滑动摩擦力与压力的关系 知识建构 技能建构 规范全解 如图乙所示 由于物块做匀速直线运动 根据平衡条件有 f1cos60 mg f1sin60 0 f2cos30 mg f2sin30 0 联立可解得 2 故选项