高考物理一轮复习（要点+命题导向+策略）25摩擦力　受力分析.ppt

课时5摩擦力受力分析 基础梳理 摩擦力分滑动摩擦力和静摩擦力 1 一个物体在另一个物体表面上发生相对运动的时候 受到另一个物体阻碍它相对运动的力 这个力叫做滑动摩擦力 2 当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时 受到另一个物体阻碍它相对运动趋势的力 这个力叫做静摩擦力 疑难详析 1 摩擦力产生的条件 1 接触面是粗糙的 2 两物体有相对运动或相对运动的趋势 3 两物体接触面上有压力 2 摩擦力方向的确定摩擦力的方向必定和接触面相切 由相对运动或相对运动的趋势确定 总与相对运动或相对运动趋势的方向相反 通常情况下摩擦力的方向可能和物体运动方向相反 此时摩擦力是阻力 摩擦力方向也可能和物体运动方向相同 此时摩擦力作为动力 所以摩擦力可能做正功 也可能做负功 当物体的位移为零时 摩擦力做功是零 不管摩擦力的方向与运动方向是不是相同 摩擦力的方向一定是与物体间相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 不管摩擦力是动力还是阻力 摩擦力一定总是阻碍物体间的相对运动或相对运动的趋势 一般情况下 我们说物体运动或静止 是以地面为参照物的 而牵涉到 相对运动 实际上是规定了参照物 如 a相对于b 则必须以b为参照物 而不能以地面或其他物体为参照物 3 摩擦力有无的确定 1 由产生条件确定 这种方法就是看产生摩擦力的三个条件是否满足 有一个条件不满足 就没有摩擦力 2 根据运动状态确定 由物体的运动状态 结合物体受其他外力的情况来进行判断 4 摩擦力大小的确定 1 滑动摩擦力的大小跟压力有关 成正比 与引起滑动摩擦力的外力的大小无关 滑动摩擦力的大小常用公式f fn求得 其中的fn表示正压力 不一定等于重力g 叫做动摩擦因数 它跟物体的材料 接触面的情况有关 没有单位 2 静摩擦力的大小随着相对运动的趋势强弱变化而在0和最大静摩擦力fm之间变化 一般认为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 静摩擦力跟相对运动的趋势强弱有关 但是跟压力fn没有直接关系 不能用f fn计算 最大静摩擦力的大小跟压力fn有关 深化拓展 图11 物体受到滑动摩擦力时 物体不一定是运动的 也可能是静止的 但一定发生了相对运动 如图1所示 水平传送带以速度v运动 物体相对地面静止 此时物体受到的是滑动摩擦力 图22 同样 物体受到静摩擦力时 物体不一定是静止的 也可能是运动的 但一定是相对静止的 如图2所示 物体随传送带一起以速度v向上运动 物体相对传送带静止 物体虽然运动受到的却是静摩擦力 3 汽车牵引力的施力物体并非是发动机汽车的发动机工作时 带动车轮转动 主动轮与地面接触的部分有相对于地面向后运动的趋势 所以地面对主动轮有向前的静摩擦力 此即为汽车的牵引力 所以说 汽车牵引力的施力物体应该是地面 而不是发动机 牵引力的本质是地面提供的静摩擦力 基础梳理 对物体进行受力分析的一般步骤 1 首先确定研究对象 2 然后根据力的概念 从物体所处的环境以及与其他物体的联系 按重力 弹力 摩擦力及其他力等顺序依次分析 3 最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态 疑难详析 1 对物体进行受力分析是解决力学问题的基础 也是研究力学问题的重要方法 受力分析时必须明确的程序是 1 根据题意来选取研究对象 原则是要使对问题的研究尽量简便 研究对象可以是一个物体或一个物体的某一部分 也可以是几个物体组成的系统 正确选取研究对象 对能否顺利解决问题往往起决定作用 2 把研究对象从周围的环境中隔离出来 按照先场力 再接触力的顺序进行受力分析 并画出物体的受力图 这种分析方法称为 隔离法 3 当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时 一般可采用 整体法 用整体法的简便之处在于不需要涉及内部各物体之间的作用力 而隔离法恰好可以分析系统内部各物体之间的相互作用力 整体法与隔离法交叉使用 往往可以优化解题思路和方法 使处理问题简洁明快 2 怎样避免在受力分析时漏掉或者多出一些力在分析物体受力时 为防止漏掉力 应养成按一定步骤分析的习惯 一般应先分析场力 再分析接触处的弹力和摩擦力 为防止受力分析时出现多力的情况 可注意以下几个方面 1 每分析一个力 都应找出施力物体 2 分析研究对象受的力 不要把研究对象对其他物体施加的力也加在研究对象上 3 只分析根据力的性质命名的力 场力 弹力 摩擦力等 不分析根据效果命名的力 向心力 下滑力 回复力等 4 为了使问题简化 忽略某些次要的力 如 微小粒子的重力 速度不大时空气的阻力等 至于何时忽略某个力的影响 要依据题的目的 具体环境和条件而定 图3 例1 卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱 不计空气阻力 下列说法正确的是 解析 集装箱随卡车一起由静止加速运动时 假设二者的接触面是光滑的 则卡车加速时 集装箱由于惯性要保持原有的静止状态 因此它将相对于卡车向后滑动 而实际上集装箱没有滑动 说明只有相对卡车向后滑的趋势 所以集装箱受到向前的静摩擦力 故a对 集装箱随卡车一起匀速运动时 二者无相对滑动 假设集装箱受水平向右的摩擦力 则其受力如图3所示 跟木箱接触的物体只有卡车 卡车最多对它施加两个力 支持力f1和摩擦力f2 由二力平衡条件知 f1与g抵消 但没有力与f2抵消 力是改变物体运动状态的原因 木箱在f2的作用下 速度将发生变化 不能做匀速直线运动 这与题意矛盾 故b错c对 卡车刹车时 速度减小 假设木箱与卡车的接触面是光滑的 则集装箱相对卡车将向前滑动 而实际没动 说明集装箱受到向后的摩擦力 故d错 综上选ac 答案 ac 题后反思 摩擦力的判断比较复杂 有时只根据摩擦力产生的条件是无法判断出来的 要结合物体的运动情况来进行判断 这也是在进行受力分析时 要把摩擦力放在最后分析的原因 图4如图4 a b 所示 拉力f使叠放在一起的a b两物体一起以共同速度沿f方向做匀速直线运动 则 a 两图中a物体受到的摩擦力方向均与f方向相同b 两图中a物体受到的摩擦力方向均与f方向相反c 两图中a物体均不受摩擦力作用d a 图中的a物体不受摩擦力 b 图中的a物体受到的摩擦力方向与f方向相同解析 分别对两图中的a物体进行受力分析 a 图中如果a受到摩擦力 则a物体受到的合力不为0 a物体不能做匀速直线运动 故 a 图中物体不受摩擦力作用 b 图中 a物体相对于b物体有向下运动的趋势 故a物体受到的摩擦力方向与f方向相同 答案 d 题型二摩擦力大小的计算 例2 重100n的木块放在水平面上 它与水平面的动摩擦因数为0 25 最大静摩擦力为27n 现用水平拉力拉木块 当此拉力的大小由0增大到26n时 木块受到的摩擦力大小为f1 当拉力大小由30n减小到27n时 木块受到摩擦力大小为f2 则下列说法正确的是 a f1 25n f2 25nb f1 25n f2 27nc f1 26n f2 25nd f1 26n f2 27n 解析 物体要发生相对运动 拉力应克服最大静摩擦力 本题最大静摩擦力为27n 当外力由0增大到26n的过程中 拉力小于最大静摩擦力 所以物体受到的是静摩擦力 大小与拉力相等 即f1 26n 当拉力为30n时 物体发生相对运动 从30n减小到27n的过程中 拉力一直大于滑动摩擦力 25n 所以物体受到的是滑动摩擦力 即f2 g 25n 答案 c 题后反思 在求摩擦力的时候 先判断物体受的是哪种摩擦力 如果是静摩擦力 就用外力等于静摩擦力来求 如果是滑动摩擦力 就根据公式f f n来计算 图5如图5所示 a b两个物体叠放 在外力f的作用下一起匀速运动 已知a b的质量分别是ma和mb a与b间的动摩擦因数为 1 b c间的动摩擦因数为 2 求a与b和b与c间的摩擦力分别是多大 解析 根据题知 物体a b一起匀速直线运动 即a b之间没有发生相对运动 所以a b间不存在摩擦力作用 而物体b c之间发生了相对运动 b受到一个与它运动方向相反的滑动摩擦力的作用 大小为f fn 2 ma mb g 答案 a b之间摩擦力为0b c之间的摩擦力为 2 ma mb g 题型三受力分析图6 例3 如图6所示 物体a靠在竖直墙面上 在力f作用下 a b保持静止 物体b的受力个数为 a 2b 3c 4d 5 图7 解析 a b保持静止 都处于平衡状态 合外力应该是零 首先对a b组成的整体进行受力分析 竖直方向受重力 ma mb g a与墙壁的摩擦力fa和f 三力平衡 水平方向可判断墙壁和a之间没有作用力 否则不能保持水平方向平衡 如图7a所示 隔离物体a 受重力mag和b提供的弹力nba 因为物体a保持静止 必然受到b提供的摩擦力fba 且沿ab的接触面向上 由此再隔离物体b 如图b所示 根据牛顿第三定律和已知条件 物体b共受四个力的作用 答案 c 2010 山东济南模拟 如图8 物体m在竖直向上的拉力f的作用下静止在斜面上 关于m受图8力的个数 下列说法中正确的是 a m一定是受两个力作用b m一定是受四个力作用c m可能受三个力作用d m不是受两个力作用就是受四个力作用解析 若拉力f大小等于重力 则物体与斜面之间没有相互作用力 所以物体就只受到两个力的作用 若拉力f小于物体的重力时 则斜面对物体产生支持力和静摩擦力 且支持力与静摩擦力的合力竖直向上 故物体就受到四个力作用 答案 d 1 如图9所示 p是位于水平的粗糙桌面上的物块 用跨过定滑轮的轻绳将p与小盘相连 小盘内有砝码 小盘与砝码的总质量为m 在p运动的过程中 若不计空气阻力 则关于p在水平方向受到的作用力与相应的施力物体 下列说法正确的是 图9 a 拉力和摩擦力 施力物体是地球和桌面b 拉力和摩擦力 施力物体是绳和桌面c 重力mg和摩擦力 施力物体是地球和桌面d 重力mg和摩擦力 施力物体是绳和桌面解析 物块p在粗糙桌面上运动受重力 方向竖直向下 施力物体是地球 受桌面对物体的弹力 方向竖直向上 施力物体是桌面 受拉力 方向水平向右 施力物体是绳 受滑动摩擦力 方向水平向左 施力物体是桌面 故选b 答案 b 图102 2008 山东高考 用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体 静止时弹簧伸长量为l 现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体 系统静止时弹簧伸长量也为l 斜面倾角为30 如图10所示 则物体所受摩擦力 a 等于零b 大小为mg 方向沿斜面向下c 大小为mg 方向沿斜面向上d 大小为mg 方向沿斜面向上解析 由题知mg kl 设物体所受摩擦力大小为f 方向沿斜面向上 由平衡条件得2mgsin30 kl f 解得f 0 故a正确 b c d错误 答案 a 图113 2008 全国卷 如图11 一固定斜面上两个质量相同的小物块a和b紧挨着匀速下滑 a与b的接触面光滑 已知a与斜面之间的动摩擦因数是b与斜面之间动摩擦因数的2倍 斜面倾角为 b与斜面之间的动摩擦因数是 解析 因为a和b紧挨着匀速下滑 所以把a b作为一个整体 由平衡方程2mgsin mgcos 2 mgcos 得 tan 则a正确 答案 a 4 有一个小实验 当向两片竖直放置的纸片的中间吹气时 会发现两个小纸片不但不分离 反而靠拢了 这一现象告诉我们 流体运动部分产生的压强要比它周围静止部分产生的压强小 也可以概括为流速大 压强小 流速小 压强大 飞机上天就是由于机翼上下空气流速不同造成的压力差所致 f1赛车在尾部都装有尾冀板 其作用是 图12 a 减小摩擦b 抵消升力c 减小阻力d 升高重心解析 赛车装尾冀板