摩擦力专题讨论

摩擦力专题讨论泸州老窖天府中学成荣,一、摩擦力的概念,相互接触且挤压的两个物体，如果有相对运动或相对运动趋势，则两物体的接触面上就会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。,1、产生条件,两物体相互接触且接触面粗糙两物体间发生形变两物体有相对运动或相对运动趋势,2、方向,总跟接触面相切，跟相对运动或相对运动趋势的方向相反,3、大小,滑动摩擦力的大小：f=N，N指两接触面的正压力最大静摩擦力：静摩擦力的最大极限值，跟正压力成正比同一物体在同一正压力作用下,滑动摩擦力小于最大静摩擦力静摩擦力的大小：不能用f=N来计算，只能根据物体所处的状态，由平衡条件或牛顿定律求解,4、作用,总是起着阻碍相对运动的作用,1、摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反(),错,2、摩擦力一定对物体做负功（）,错,3、摩擦力的方向跟物体的运动方向总在一条直线上（）,错,4、静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力（）,错,5、静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力（）,对,6、受滑动摩擦力的物体一定都滑动（）,错,7、具有相对运动的两个物体之间一定存在摩擦力（）,错,8、滑动摩擦力可以对物体做正功（）,对,9、只要增大正压力，摩擦力就一定增大（）,错,10、静摩擦力可以对物体做正功（）,对,二、摩擦力的说法判断,12、两物体有了摩擦力，就一定要发热（）,11、受静摩擦力的物体一定处于静止（）,错,错,1、两重叠物体在水平拉力F作用下处于静止（如图1）,隔离法：m受力情况：（如图1-1）不受摩擦力（不满足力产生的条件,无相对运动趋势）,M受力情况：（如图1-2）受地面静摩擦力（由平衡条件判断）,整体法：可将m和M看作一个整体，相对地面有运动趋势,三、相互作用的物体的摩擦力的分析（隔离法与整体法）,M受力情况：（如图2-2）受地面滑动摩擦力和m物体给的静摩擦力（由牛顿第三定律判断）,扩展：如地面光滑，则f2（滑）不存在如F作用在m上，则m与M间仍存在静摩擦力，但方向反向,2、两重叠物体在水平拉力F作用下一起匀加速运动（如图2）,隔离法：m受力情况：（如图2-1）受静摩擦力（由牛顿第二定律判断）,3、m静止在倾角为的斜面体M上，斜面体对地静止（如图3）,隔离法：,m受力情况：（如图3-1）m静止，所受外力的合力为零必定受到静摩擦力作用（根据平衡条件判断）,M受力情况：（如图3-2）支持力N1与静摩擦力f1的合力F竖直向上,大小等于mg，所以m对M的反作用力f1和N1的合力F/竖直向下,所以M与地面间无相对运动趋势，不受地面的摩擦力,整体法：将m和M看成一个物体处于静止，只受竖直方向的两个力,不受地面摩擦力，且地面的支持力N2(M+m)g,4、m在倾角为的斜面体M上匀速下滑，斜面体对地静止（如图4）,两物体受力情况与前（3）相同，只是f1为滑动摩擦力，且有f1=N1=mgcos存在。,m受力情况：（如图51）沿斜面方向有mgsinfma沿垂直于斜面方向有N1=mgcos即f1与N1的合力不再竖直向上而是竖直向上偏左，再与重力的合力沿斜面向下（且f1=N1=mgcos和a=gsingcos）,5、m在斜面体M上匀加速下滑，加速度为a，斜面倾角为，斜面体对地静止。（如图5）,M受力情况：（如图52）在水平方向上N1sin=f1cos+f2则f2=mgcossin（mgsinma）cos=macos在竖直方向上N2=Mg+f1sin+N1cos=Mg+mgmasin,整体法：将m与M看作一个整体，受力（如图53）将加速度a分解在水平方向a水=acos和竖直方向上a竖=asin，则水平方向整体受的力macos将由整体外的物体（地面）提供，所以f2=ma水+M0=macos(M在水平方向没有加速度)，竖直方向的力masin由m的重力的一部分提供，所以N2=（M+m）gma竖-M0=（M+m）gmasin相当于处于失重状态，所以对地压力减小了masin,与前（5）相同，只是f1的方向改变为沿斜面向下，地面对M的静摩擦力f2=macos，方向仍向左，地对M的支持力N2=Mg+mg-masin,6、m以一定的初速度v0滑上粗糙斜面的过程中，其中加速度大小为a，斜面体静止。（如图6）,存在三种情况：,m与M之间不存在静摩擦力,m受力情况：（如图71）F与N1的合力竖直向上，大小等于mg则F=mgsinN1=mgcos,7、m在沿斜面拉力F作用下处于静止，斜面体也处于静止。（如图7）,M受力情况：（如图7-2）f2=N1sin=mgcossin=mgsin2/2=FcosN2=Mg+N1cos=Mg+mgcos2=Mg+mgFsin同前（5）特例（F使物体平衡，撤去F，F相当于ma）,m与M间有静摩擦力，m受静摩擦力沿斜面向下,m受力情况：（如图7-3）F=f1+mgsinN1=mgcos,M受力情况：（如图7-4）f2=f1cos+N1sin=FcosN2=Mg+N1cosf1sin=Mg+mgFsin,m与M间有静摩擦，m受静摩擦力沿斜面向上,结论同前一样，只是M受f1的方向反向,M受力情况：（如图7-5）M受地面摩擦力f2=FcosM受地面支持力N2=Mg+mgFsin,整体法：m和M保持相对静止，看成一个整体，将F分解在水平方向上Fcos和竖直方向上Fsin，则在水平方向上整体平衡受地面摩擦力f2=Fcos，M有向右运动趋势；竖直方向受地面支持力N2=Mg+mgFsin，从而减小了对地压力。,8、m在沿斜面拉力F作用下加速上滑，加速度为a，斜面体静止。（如图8）,整体法：将m和M看作一个整体，受力如图（8-1）将力、加速度分解在水平方向为Fcos、acos在竖直方向为Fsin、masin，则在水平方向上Fcosf=macos+M0，地面给整体（斜面体）的摩擦力f=Fcosmacos，即减去F产生的水平加速度部分。在竖直方向上N2+Fsin-（Mg+mg）=masin+M0，地面给整体的支持力N2=Mg+mg+masinFsin物体加速向上运动，处于超重状态，所以要加上masin部分。,小结：用整体法考虑，两物体间的摩擦力和压力是两物体相互作用的内力，合力为零。分析受力时，相互作用的物体用一个“黑口袋”装起来，分析“黑口袋”以外的物体对“黑口袋”的作用力，即外力。这时只需将外力或加速度分解在X轴方向和Y轴方向，根据牛顿第二定律建立方程求解。Fx=ma1x+Ma2x,Fy=ma1y+Ma2y,四、摩擦力的变化在图象上的反映,1、质量为1kg的物体，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数=0.2，从t=0开始，物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F=1N的作用，则反映物体受到摩擦力f随时间t变化的图象为：（取g=10m/s2,向右为正方向）,分析：f滑方向与v0方向相反，物体先减速后静止。,扩展：F可以比mg大，则物体先减速后反向加速，f滑大小不变，方向改变。,2、质量为m的物体在水平向右的恒力F作用下以v0的初速度向右作匀减速运动，则ft图象为：（取向右为正）,分析：f滑的方向与v0方向相反，物体先减速后静止。作匀减速运动Fmg直到静止,以后F=f静,摩擦力的方向不变。,3、质量为m的物体静止在水平面上，从t=0开始，受到一个从零开始均匀增大的水平推力F作用，则物体所受的摩擦力大小随时间变化的关系为：,分析：开始Ffm,物体保持静止，f静=F=kt。当推力超过最大静摩擦力，物体开始滑动后，滑动摩擦力的大小和方向都不变，且与F方向相反，物体变加速运动，加速度越来越大。,4、质量为m的物体放在水平面上，以v0的初速度开始运动，同时受到一个从零开始线性增加的竖直向下的力F作用，ft图象为,分析：开始f滑=mg,随F的增大而均匀增大f=N=mg+F=mg+kt，最后物体速度减小为零，保持静止。,5、质量为m的物体用一个水平的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够平整的墙上，则从t=0开始，物体所受的摩擦力f随t的变化关系为：,分析：物体先加速下落，后减速直到静止，静止时摩擦力大小瞬间改变。最高点不是最大静摩擦力，而是最大滑动摩擦力。f滑=F=kt，f静=mg,6、一个正在沿着粗糙斜面下滑的物体，受到一个垂直斜面的力F作用，当F从零逐渐增大的过程中，f的大小与F大小的关系为：,分析:f滑=mgcos+F,随F的增大f滑增大,物体做加速度逐渐增大的减速运动,直至静止,此时f静=mgsin,与F无关。,7、质量为m的物体静止在水平面上，受到一个从零开始的与水平方向成角的逐渐增大的力F作用，则f的大小与F大小的关系为:,分析：开始时物体静止,f静=Fcos,随F的增大而增大；超过最大静摩擦力后，物体开始滑动，f滑=N=mgFsin，随F的增大而减小，当F=mg/sin时，物体将脱离地面，摩擦力减为零。,8、质量为m的物体放在粗糙的木板上，木板的一端可自由转动，另一端缓慢抬起，则物体所受木板