高考物理大一轮复习 专题二 相互作用与物体平衡 第2讲 摩擦力课件.ppt

第2讲摩擦力 一 摩擦力 相对运动或相对运动趋势 摩擦力 1 定义 当相互接触且相互挤压的物体之间有 时 接触面间产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力 称为摩擦力 固体 液体 气体的接触面上都会有 作用 2 摩擦力分类 摩擦 初中已经学习过 摩擦力和 摩擦力 滚动 滑动 静 二 滑动摩擦力和静摩擦力 相对滑动 相对滑动 1 滑动摩擦力 fn 材料 1 定义 两个相互接触的物体有 时 在物体之间产生的阻碍相对滑动的作用力 2 产生条件 缺一不可 两物体相互接触并挤压 有弹力 接触面粗糙 两物体间有 3 大小 与正压力成正比 即f 叫动摩擦因数 与接触面的 和 有关 4 方向 与物体 的方向相反 与物体运动的 方向无关 粗糙程度 相对滑动 2 静摩擦力 1 定义 两个相互接触的物体间有 时 在接触面上产生的阻碍相对滑动趋势的力 2 产生条件 缺一不可 两物体相互接触并挤压 有弹力 接触面粗糙 两物体间有 3 大小 物体间的静摩擦力大小可以改变 两物体间接触面的粗糙程度和弹力不变的情况下 随着其他外力的变化而变化 相对滑动趋势 相对滑动趋势 4 方向 跟物体 的方向相反 并且摩擦力的方向总跟接触面平行 或相切 5 最大静摩擦力fmax 静摩擦力有一个 在数值上等于物体刚要滑动时所需要的沿相对滑动趋势方向的外力 静摩擦力的大小取值范围为 实际中 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力 一般情况下 可近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 相对滑动趋势 最大值 0 f fmax 基础检测 1 如图2 2 1所示 质量为10kg的物体a拴在一个被水平拉伸的弹簧一端 弹簧的拉力为5n时 物体a处于静止状 态 若小车以1m s2的加速度向右运动后 则 g 10m s2 a 物体a相对小车向右运动b 物体a受到的摩擦力减小c 物体a受到的摩擦力大小不变 图2 2 1 d 物体a受到的弹簧拉力增大答案 c 2 如图2 2 2所示 重6n的木块静止在倾角 30 的斜面上 若用平行于斜面沿水平方向 大小等于4n的力推木块 木块仍能保持静止 则木块所受的摩擦力大小是 图2 2 2 a 3n b 4n c 5n d 6n 解析 对木块受力分析 受推力f 重力g 支持力n和静摩擦力f 将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力f 答案 c 图d2 考点1 静摩擦力的分析与计算 重点归纳1 判断静摩擦力的有无及方向的三种方法 1 假设法利用假设法判断的思维程序如下 2 运动状态法 此法关键是先确定物体的运动状态 如平衡或有加速度 再利用平衡条件或牛顿第二定律 f ma 确定静摩擦力的大小和方向 3 牛顿第三定律法 力是物体间的相互作用 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向 再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的大小和方向 2 静摩擦力的大小 1 两物体间实际产生的静摩擦力f在零和最大静摩擦力fmax之间 即0 f fmax 最大静摩擦力fmax是物体将要发生相对运动 临界状态 时的摩擦力 它的数值与fn成正比 在正压力fn不变的情况下 最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力 在一般情况下 可近似认为物体受到的最大静摩擦力等于物体受到的滑动摩擦力 2 静摩擦力的大小要依据物体的运动状态进行计算 如果物体处于平衡状态 可根据平衡条件求解静摩擦力 如果物体处于非平衡状态 可根据牛顿第二定律求解静摩擦力 方法技巧 1 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时 一般采用 整体法与隔离法进行分析 2 受静摩擦力作用的物体不一定是静止的 受滑动摩擦力 作用的物体不一定是运动的 3 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但摩擦力不一定阻碍物体的运动 即摩擦力不一定是阻力 考题题组 1 如图2 2 3所示 物体a b和c叠放在水平桌面上 水平力fb 5n fc 10n分别作用于物体b c上 a b和c仍保持静止 以f1 f2 f3分别表示a与b b与c c与桌面间的 静摩擦力的大小 则 a f1 5n f2 0 f3 5nb f1 5n f2 5n f3 0nc f1 0n f2 5n f3 5nd f1 0n f2 10n f3 5n 图2 2 3 解析 将a进行隔离分析可知 物体a相对物体b没有相对滑动趋势 故a b间的摩擦力为零 隔离b进行受力分析 可得b c间的摩擦力大小等于fb的大小 将三个物体看做整体进行受力分析可知 整体所受合力为零 相对地面有相对运动的趋势 物体c与地面间的摩擦力大小f3 fc fb 5n 故c正确 答案 c 2 2017年无锡期末 如图2 2 4所示 质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数为 0 2 从t 0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行 同时受到一个水平向左的恒力f 1n的作用 g取10m s2 取向右为正方向 该物体受到的摩擦力f随 时间变化的图象是 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图2 2 4 ac bd 答案 a 考点2 滑动摩擦力的分析与计算 1 滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反 判断滑动摩擦力的方向时一定要明确 相对 的含义是指相对跟它接触的物体 所以滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动 对地运动 方向相反 也可能与实际运动方向相同 还可能与物体实际运动方向成一定的夹角 2 滑动摩擦力的大小 1 滑动摩擦力的大小可以用公式f fn计算 2 结合研究对象的运动状态 静止 匀速运动或变速运动 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 方法技巧 应用滑动摩擦力的决定式f fn时要注意以下 几点 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和接触面的面积均无关 其方向一定与物体间相对运动方向相反 与物体运动 对地 的方向不一定相反 3 2017年辽宁铁岭月考 如图2 2 5所示 木板b放在粗糙的水平面上 木块a放在b的上面 a的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上 用水平恒力f向左拉动b 使其以速度v做匀速运动 此时绳水平且拉力大小为t 下列说法正确 的是 a 绳上拉力t与水平恒力f大小相等 b 木块a受到的摩擦力大小等于t 图2 2 5 c 木板b受到一个静摩擦力 一个滑动摩擦力 二者合力大小等于fd 若木板b以速度2v匀速运动 则拉力大于f 解析 以a b整体为研究对象 分析受力情况 在水平方向受到水平向左的拉力f 绳子水平向右的拉力t和地面对b水平向右的滑动摩擦力 根据平衡条件得 绳上拉力t小于水平恒力f 选项a错误 a b间产生相对滑动 木块a受到的是滑动摩擦力 大小等于t 选项b正确 木板b受到两个滑动摩擦力 二者合力大小等于f 选项c错误 若木板b以速度2v匀速运动 a b受力情况都没有变化 则拉力f也不变 选项d错误 答案 b 易错点1 摩擦力方向的判断 例1 如图2 2 6所示 激情爬杆 在春晚受到观众的好评 当杂技演员用双手握住固定在竖直方向的杆匀速攀上和匀 速攀下时 他所受的摩擦力分别是f1和f2 那么 a f1向下 f2向上 且f1 f2b f1向下 f2向上 且f1 f2c f1向上 f2向上 且f1 f2 d f1向上 f2向下 且f1 f2 图2 2 6 错解分析 认为摩擦力的方向与速度方向相反 选择a 正解分析 杂技演员在爬上与爬下的过程中 手与杆保持相对静止 故受到的是静摩擦力的作用 根据重力与摩擦力平衡 可得匀速攀上和匀速攀下时 摩擦力方向均沿杆向上 大小与重力相等 故c正确 答案 c 指点迷津 静摩擦力的方向与物体的运动方向无关 与物体相对运动趋势的方向相反 可用平衡条件或牛顿第二定律求解 触类旁通 1 多选 2016年福建福州格致中学期中 如图2 2 7所示 质量为m的物体在与斜面平行向上的拉力f作用下 沿着水平地面上质量为m的粗糙斜面匀速上滑 在此过程中斜面保持静 止 则地面对斜面 a 无摩擦力b 支持力等于 m m g c 支持力为 m m g fsin 图2 2 7 d 有水平向左的摩擦力 大小为fcos 答案 cd 2 多选 如图2 2 8所示 小车的质量为m0 人的质量为m 人用恒力f拉绳 若人和小车保持相对静止 不计绳和滑轮质量及小车与地面间的摩擦 则小车对人的摩擦力可能是 a 0 b c m m0f 方向向右m m0m m0f 方向向左m m0 d m0 mf 方向向右m m0 图2 2 8 解析 假设小车对人的静摩擦力方向向右 先对整体分析受力有2f m0 m a 再隔离出人 对人分析受力有f ff 确 若m0 m 则静摩擦力为零 a正确 若m0 m 则静摩擦力方向向左 c正确 答案 acd 易错点2 摩擦力的 突变 问题 1 静 静 突变 物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态 当作用在物体上的其他力的合力发生变化时 如果物体仍然保持静止状态 则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变 2 静 动 突变 物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态 当其他力变化时 如果物体不能保持静止状态 则物体受到的静摩擦力将 突变 成滑动摩擦力 3 动 动 突变 某物体相对于另一物体滑动的过程中 若突然相对运动方 向变了 则滑动摩擦力方向发生 突变 例2 2013年新课标 卷 如图2 2 9所示 在固定斜面上的一物块受到一外力f的作用 f平行于斜面向上 若要物块在斜面上保持静止 f的取值应有一定范围 已知其最大值和 图2 2 9 最小值分别为f1和f2 f2 0 由此可求出 a 物块的质量b 斜面的倾角c 物块与斜面间的最大静摩擦力d 物块对斜面的正压力 f1 f2 解析 物块受与斜面平行的外力f作用 而在斜面上静止 此时摩擦力的大小和方向将随f的变化而变化 设斜面倾角为 由平衡条件f1 mgsin ffmax 0 f2 mgsin ffmax 0 解得ffmax 2 故选项c正确 答案 c 触类旁通 3 多选 将力传感器a固定在光滑水平桌面上 测力端通过轻质水平细绳与滑块相连 滑块放在较长的小车上 如图2 2 10甲所示 传感器与计算机相连接 可获得力随时间变化的规律 一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮 一端连接小车 另一端系沙桶 整个装置开始处于静止状态 在滑块与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙 力传感器采集的f t图象如图乙 所示 则 乙 甲图2 2 10a 2 5s前小车做变加速直线运动b 2 5s后小车做变加速直线运动c 2 5s前小车所受摩擦力不变d 2 5s后小车所受摩擦力不变答案 bd 4 如图2 2 11所示 将两相同的木块a b置于粗糙的水平地面上 中间用一轻弹簧连