高考物理总复习 第二章 第一单元 第2课 摩擦力的分析与计算课件.ppt

第一单元力的相互作用第2课摩擦力的分析与计算 第二章研究物体间的相互作用 知能要求与高考展望 1 要求掌握摩擦力产生的条件 方向的判断及定量计算 理解动摩擦因数的概念 2 直接考查一般为选择题 且为中 低档题 但在综合题中难度较大 课前自修 1 静摩擦力 1 作用效果 总是阻碍物体间 2 产生条件 物体表面有 接触面 物体之间要相互 有 3 静摩擦力的大小 静摩擦力的大小可以变化 但要根据力的平衡条件确定 一定压力下只存在一个最大值fmax 实际存在的静摩擦力f的大小 取值范围为 4 静摩擦力的方向 与接触面 与相对运动趋势的方向 相对运动趋势 相对运动趋势 接触 粗糙 挤压 相反 0 f fmax 相切 2 滑动摩擦力 1 作用效果 总是阻碍物体间 2 产生条件 物体表面有 接触面 物体之间要相互 有 3 滑动摩擦力的大小 公式 ff 其中 是指正压力 叫动摩擦因数 它的大小是由 和 共同决定的 与接触的 无关 4 滑动摩擦力的方向 与接触面 与相对运动的方向 相反 相对运动 接触 粗糙 挤压 相对运动 fn fn 材料 接触面粗糙程度 面积 相切 重难突破 1 静摩擦力方向的判断 1 由相对运动趋势直接判断 因为静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反 如果我们所研究的问题中 物体相对运动的趋势很明显 就可以由相对运动趋势直接判断 这是判断静摩擦力方向的基本方法 如右上图所示 判断静止在斜面上的物体p所受静摩擦力的方向 物体p相对斜面的运动趋势很明显 沿斜面有下滑趋势 我们就可以由静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反直接判断出物体p受的静摩擦力的方向为沿斜面向上 2 用假设法判断 3 根据平衡条件来判断 如上图所示 物体p在斜面上处于平衡状态 则沿斜面方向合力必为零 而静摩擦力必须与重力沿斜面向下的分力平衡 所以可判断出斜面给物体p的静摩擦力的方向必与重力沿斜面向下的分力方向相反 即沿斜面向上 4 根据牛顿第二定律来判断 用牛顿第二定律判断 关键是先判断物体运动状态的变化 即加速度方向 再利用牛顿第二定律 f ma 确定合力的方向 然后根据受力分析判定静摩擦力的方向 如图中 物块a和b在外力f作用下一起沿水平方向以加速度a做匀加速直线运动时 静摩擦力提供a物体的加速度 大小为ma 方向水平向右 5 利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住 摩擦力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向 再确定与其接触的物体受到的摩擦力方向 在上图中 用牛顿第二定律判断出b对a的静摩擦力的方向为水平向右 由于摩擦力是成对出现的 所以 由牛顿第三定律可知 a对b的静摩擦力方向为水平向左 2 对滑动摩擦力的理解滑动摩擦力也是一种被动力 甲物体由于运动超前而会使乙物体产生对自己的摩擦力来迫使自己减慢运动 乙物体由于运动落后而会使甲物体产生对自己的摩擦力来促使自己跟进运动 根据以上道理 我们可分析上图中动摩擦力的方向 小物块a因相对长木板速度快而受到水平向左的摩擦力作用使其做匀减速运动 长木板b 初速度为零 因相对小物块速度慢而受到水平向右的摩擦力作用而使其做匀加速运动 直到双方的速度相同为止 题型探究 题型一 摩擦力方向的判断 例1 如图所示 重为g的木棒 可绕光滑轴o自由转动 现将棒搁在表面粗糙的小车上 小车原来静止 如果用水平力f拉动小车 则棒受到的摩擦力方向 a 向右b 向左c 等于零d 都有可能 审题突破 本题考查摩擦力的方向 解析 由题图可直接判断出木棒相对小车有水平向左的运动趋势 则棒受到小车给棒的摩擦力方向水平向右 答案 a 方法点窍 如果我们所研究的问题中 物体相对运动的趋势很明显 就可以由相对运动趋势直接判断 题型二 摩擦力大小的计算 例2 如图所示 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取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 审题突破 本题考查摩擦力大小的计算 解析 1 物体匀速前进时 k x x0 mg则k 200 n m 2 f1 k x1 x0 200 0 11 0 10 2 n 最大静摩擦力可看作等于滑动摩擦力fm 0 2 2 10 4 n 故物体没动 所受静摩擦力f1 f1 2 n 3 弹簧弹力f2 k x2 x0 200 0 13 0 10 6 n 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 4 n 答案 1 200n m 2 2n 3 4n 方法点窍 1 在确定摩擦力的大小之前 首先分析物体所处的状态 分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 滑动摩擦力有具体的计算公式 而静摩擦力要借助其他公式 如 利用平衡条件或牛顿第二定律列方程等 3 f fn 中 fn 并不总是等于物体的重力 题型三 滑动摩擦力与静摩擦力的突变 例3 如图所示 把一重为g的物体 用一水平方向的推力f kt k为恒量 t为时间 压在竖直的足够高的平整墙上 从t 0开始 物体所受的摩擦力f随t的变化关系是下图中的 审题突破 本题考查摩擦力的突变 无论物体做什么运动 滑动摩擦力的大小都由动摩擦因素与正压力共同决定 与运动的性质无关 解析 物体在竖直方向上只受重力g和摩擦力f的作用 由于f从零开始均匀增大 开始一段时间fg 物体向下做减速运动 直至减速为零 在整个运动过程中 摩擦力为滑动摩擦力 其大小为f fn f kt 即f与t成正比 是一条过原点的倾斜直线 当物体速度减为零后 滑动摩擦突变为静摩擦 其大小f g 所以物体静止后的图线为平行于t轴的线段 正确答案为b 方法点窍 滑动摩擦力的大小由动摩擦因素与正压力共同决定 与运动的性质无关 静摩擦力的大小通过受力分析找出 答案 b 随堂训练 1 体育课有爬绳和爬杆两种运动 某同学先后以相同的姿势顺着绳和杆匀速向上爬 a 因为绳子粗糙 爬绳时受到的摩擦力较大b 因为爬杆时手握杆的力要大些 爬杆时受到的摩擦力较大c 爬绳和爬杆时受到的摩擦力一样大d 若爬绳和爬杆的速度不同 则速度大的摩擦力大 错解 1 错选a 不能根据平衡条件判断 2 错选b 不能根据静摩擦力与压力无关来判断 答案 c 2 一质量为m的物块从半径为r的四分之一光滑圆弧的顶点滑下 到最低点时刚好水平滑上水平传送带 已知物块与传送带的动摩擦因数为 下列讨论不正确的是 a 若传送带不动 则物块将受到传送带向右的滑动摩擦力b 若传送带轮顺时针转动 则物块将受到传送带向右的滑动摩擦力c 若传送带轮逆时针转动 则物块将受到传送带向左的滑动摩擦力d 若传送带轮逆时针转动 送带的速度为2 则物块刚滑上传送带时将受到向左的滑动摩擦力 错