高三物理高考一轮复习专题二 摩擦力 受力分析课件 新人教版.ppt

1 产生 两个相互接触的物体 有时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间的作用 3 产生条件 相互接触且 有 相对运动趋势 相对运动趋势 挤压 相对运动趋势 接触面粗糙 摩擦力受力分析 受静摩擦力作用的物体一定静止吗 提示 受静摩力作用的物体不一定静止 可能静止 可能运动 4 大小 随外力的变化而变化 大小在零和最大静摩擦力之间 5 方向 与接触面相切 且总是与物体的方向相反 6 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值 叫做最大静摩擦力 相对运动趋势 1 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 2 1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 2 其大小 方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关 但跟接触面相互间压力fn无直接关系 因而静摩擦力具有大小 方向的可变性 变化性强是它的特点 其大小只能依据物体的运动状态进行计算 若为平衡态 静摩擦力将由平衡条件建立方程求解 若为非平衡态 可由动力学规律建立方程求解 图2 2 1 3 最大静摩擦力ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力 它的数值与fn成正比 在fn不变的情况下 滑动摩擦力略小于ffm 而静摩擦力可在0 ffm间变化 1 如图2 2 2所示 物体m静止于倾角为 的斜面上 现用垂直于斜面的推力f kt k为比例常量 t为时间 作用在物体上 从t 0开始 物体所受摩擦力f随时间t的变化关系是 图2 2 2 解析 物体原来就静止在斜面上 所受合力为零 施加推力f 使物体对斜面的压力增大 沿斜面方向上的力没有变化 合力仍为零 即静摩擦力等于物体的重力沿斜面向下的分力 d正确 答案 d 1 产生 两个相互接触的物体发生时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间的作用 3 产生条件 相互接触且 有运动 4 大小 滑动摩擦力大小与成正比 即 ff 5 方向 跟接触面相切 并跟物体相反 相对运动 相对运动 挤压 相对 接触面粗糙 压力 fn 相对运动方向 要正确理解摩擦力产生条件中 相对 的含义 相对 既不是对 地 也不是对 观察者 相对 的是跟它接触的物体 即把其中一个物体作参考系 分析另一个物体相对于参考系的运动 对ff fn的理解 1 将ff fn定义为动摩擦因数 即 ff fn 只与接触面的粗糙程度 接触面的材料有关 与接触面积和接触面上受力 运动状态无关 2 ff fn 中fn 并不总是等于物体的重力 是易错点 例如 质量为m的物块沿倾角为 的斜面下滑 则压力大小fn mgcos 只有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时 才有fn mg成立 2 2010 田家炳实验中学模拟 某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图2 2 3所示的操作 将一个长方体木块放在水平桌面上 然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力f 并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测 表中是她记录的实验数据 木块的重力为10 00n 重力加速度g 9 80m s2 根据表格中的数据回答下列问题 答案保留3位有效数字 图2 2 3 1 木块与桌面间的最大静摩擦力ffm n 2 木块与桌面间的动摩擦因数 3 木块匀加速运动时受到的摩擦力ff n 解析 1 木块匀速运动时的滑动摩擦力为4 01n 因此最大静摩擦力ffm一定大于4 01n 2 由ff mg得 0 401 3 木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力 故ff 4 01n 答案 1 4 01 2 0 401 3 4 01 1 概念 把研究对象 指定物体 在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来 并画出物体所受力的 这个过程就是受力分析 2 受力分析的一般顺序先分析 再分析 弹力 摩擦力 最后分析其他力 电磁力 浮力等 示意图 重力 接触力 对物体受力分析时应注意以下几点 1 不要把研究对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆 2 对于作用在物体上的每一个力 都必须明确它的来源 不能无中生有 3 分析的是物体受到哪些 性质力 按性质分类的力 不能把 效果力 与 性质力 混淆重复分析 假设法是受力分析有效的辅助方法 当不容易确定某力的有无或方向时 可先假设该力有或无 或方向 看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果 例1 如图2 2 4所示 一斜面体静止在粗糙的水平地面上 一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑 可以证明此时斜面不受地面的摩擦力作用 若沿平行于斜面的方向用力f向下推此物体 使物体加速下滑 斜面体依然和地面保持相对静止 则斜面体受地面的摩擦力 a 大小为零b 方向水平向右c 方向水平向左d 大小和方向无法判断 图2 2 4 解析 物体由斜面上匀速下滑时 斜面体对物体的作用力与物体的重力等大反向 因此斜面体对物块的作用力竖直向上 根据物体间相对作用 物体对斜面体的作用力竖直向下 若沿平行于斜面的方向用力f向下推此物体 使物体加速下滑 物体对斜面体的作用力大小方向不变 因此地面对斜面体的摩擦力仍然为零 a正确 答案 a 静摩擦力方向的判断方法1 假设法 2 状态法 根据二力平衡条件 牛顿第二定律或牛顿第三定律 可以判断静摩擦力的方向 假如用一水平力推桌子 若桌子在水平地面上静止不动 这时地面会对桌子施一静摩擦力 根据二力平衡条件可知 该静摩擦力的方向与推力的方向相反 加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定 3 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方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力 1 1如图2 2 5所示 一个木块放在固定的粗糙斜面上 今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力f 木块处于静止状态 如将力f撤消 则木块 a 仍保持静止b 将沿斜面下滑c 受到的摩擦力大小不变d 受到的摩擦力方向不变 图2 2 5 解析 有力f作用时 木块在斜面内的受力如图 且ff 当撤去力f后 木块只受mgsin 和ff 且ff ff 故仍静止 摩擦力的方向变为沿斜面向上 答案 a 例2 一质量不计的弹簧原长为10cm 一端固定于质量m 2kg的物体上 另一端施一水平拉力f g 10m s2 1 若物体与水平面间的动摩擦因数为0 2 当弹簧拉长12cm时 物体恰好匀速运动 弹簧的劲度系数多大 2 若将弹簧拉长11cm时 物体所受到的摩擦力大小为多少 3 若将弹簧拉长13cm时 物体所受的摩擦力大小为多少 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 图2 2 6 解析 1 物体匀速前进时 k x x0 mg则k 200n m 2 f1 k x1 x0 200 0 11 0 10 2n最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力fm 0 2 2 10 4n故物体没动 所受静摩擦力f1 f1 2n 3 弹簧弹力f2 k x2 x0 200 0 13 0 10 6n 物体将加速前进 此时所受到的滑动摩擦力为f2 fn mg 0 2 2 10 4n 答案 1 200n m 2 2n 3 4n 摩擦力大小的计算方法 在计算摩擦力的大小之前 必须首先分析物体的运动情况 判明是滑动摩擦 还是静摩擦 1 滑动摩擦力的计算方法 可用ff fn计算 最关键的是对相互挤压力fn的分析 并不总是等于物体的重力 它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关 2 静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况 静止 匀速运动或加速运动 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 2 1如图2 2 7所示 质量分别为m和m两物体p和q叠放在倾角为 的斜面上 p q之间的动摩擦因数为 1 q与斜面间的动摩擦因数为 2 当它们从静止开始沿斜面滑下时 两物体始终保持相对静止 则物体p受到的摩擦力大小为 a 0b 1mgcos c 2mgcos d 1 2 mgcos 图2 2 7 解析 当物体p和q一起沿斜面加速下滑时 其加速度a gsin 2gcos 因为p和q相对静止 所以p和q之间的摩擦力为静摩擦力 对物体p应用牛顿第二定律得mgsin ff ma所以ff 2mgcos 故选c 答案 c 例3 如图2 2 8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2 2 8 解析 以a为研究对象 受力情况如下图甲所示 此时 墙对物体a没有支持力 此结论可利用整体法得出 再以b为研究对象 结合牛顿第三定律 其受力情况如上图乙所示 即要保持物体b平衡 b应受到重力 压力 摩擦力 力f四个力的作用 正确选项为c 答案 c 1 若物体a被固定在墙上 其他条件不变 则物体b可能受几个力的作用 2 若将力f改为水平向左的力作用在物体b上 其他条件不变 则物体a b分别受几个力的作用 解析 1 若a被固定在墙上 则b可能只受重力和力f两个力的作用 也可能受到重力 力f a对b的压力 a对b的摩擦力四个力的作用 2 把a b作为一个整体受力情况如图甲所示 即整体受到重力 力f 墙对整体的压力和摩擦力四个力的作用 以b为研究对象 受力情况如图乙所示 即b受到重力 力f a对b的压力和摩擦力四个力的作用 以a为研究对象 受力情况如上图丙所示 即a受到重力 墙对a的弹力和摩擦力 b对a的支持力和摩擦力共五个力的作用 答案 1 2个或4个 2 5个4个 受力分析的步骤 3 1如图2 2 9所示 倾斜天花板平面与竖直方向夹角为 推力f垂直天花板平面作用在木块上 使其处于静止状态 则 a 木块一定受三个力作用b 天花板对木块的弹力fn fc 木块受的静摩擦力等于mgcos d 木块受的静摩擦力等于mg cos 图2 2 9 解析 把木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解 mgcos ff mgsin fn f 所以木块一定受四个力作用 天花板对木块的弹力fn f 因此a b d错误 c正确 答案 c 如图2 2 10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和到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 滑轮轴上的摩擦都不计 若用一水平向右的力f拉p使它做匀速直线运动 求f的大小 图2 2 10 考卷实录 教师点评 错误之处 对物块p的受力分析不全面 缺少方程ff fn 解答中 式研究对象不明确 错因剖析 平时没有养成按一定顺序分析受力的习惯 造成对物体受力分析不全面 处理连接体问题 没能明确各研究对象 得分方程不全 造成错误 思路突破 正确解答 对q受力分析如右图所示由平衡条件得 f1 ff1 mg