摩擦力的“突变”模型

1、摩擦力的“突变”模型“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【典例 1】 一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即 F1、F2 和摩擦力的作用，木块处于静止状态， 如图 2210 所示，其中 F110 N，F22 N，若撤去 F1，则木块受到的摩擦力为() A10 N，方向向左B 6 N ，方向向右C2 N，方向向右D0解析当物体受 F1 、F2 及摩擦力的作用而处于平衡状态时， 由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力 Ffmax8 N当撤去

2、力 F1 后， F22 N<Ffmax，物体仍处于静止状态，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的 F2 等大反向 C正确答案C即学即练 1如图 2 2 11 所示，轻弹簧的一端与物块 P 相连，另一端固定在木板上先将木板水平放置， 并使弹簧处于拉伸状态 缓慢抬起木板的右端， 使倾角逐渐增大，直至物块 P 刚要沿木板向下滑动，在这个过程中， 物块 P所受静摩擦力的大小变化情况是A先保持不变B一直增大C先增大后减小D先减小后增大解析 本题考查共点力的动态平衡问题对物块进行受力分析可知， 由于初始状态弹簧被拉伸， 所以物块受到的摩擦力水平向左， 当倾角逐渐增大

3、时， 物块所受重力在斜面方向的分力逐渐增大， 所以摩擦力先逐渐减小， 当弹力与重力的分力平衡时，摩擦力减为 0；当倾角继续增大时，摩擦力向上逐渐增大， 故选项 D正确答案D“静动”突变物体在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【典例 2】 如图 2 2 12 所示，在平板与水平面间的夹角 逐渐变大的过程中，分析木块 m受到的摩擦力的情况解析当 角较小时，木块静止不动，木块受到静摩擦力F 静的作用，静摩擦力 F 静与物体的重力 G 在沿斜面上的分力Gsin 是一对平衡力，故 F 静Gsin ，变大，则 F 静 G

4、sin 变大当角达到一个确定的值0 时，木块恰好匀速运动，这时木块受到滑动摩擦力 F 滑的作用轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶 ( 调节滑轮可使桌面上部细绳水平 ) ，整个装置处于静止状态 实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子， 小车一旦运动起来， 立即停止倒沙子， 若力传感器采集的图象如图乙， 则结合该图象， 下列说法正确的是利用受力平衡得F 滑Gsin 0利用公式得F 滑 Gcos 0两式联立得tan 0当 > 0 后，物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，则 F 滑 Gcos 故当 继续变大时，物体受到的滑动摩擦力减小了当 90°时，物体受到的滑动摩擦力等于 0.答案

5、见解析即学即练 2在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，特设计了如图 2 2 13 甲所示的演示装置，力传感器 A 与计算机连接， 可获得力随时间变化的规律， 将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连 ( 调节传感器高度可使细绳水平 ) ，滑块放在较长的小车上， 小车一端连接一根A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第 50 秒后小车做匀速直线运动 ( 滑块仍在车上 )解析t 0 时刻，传感器显示拉力为 2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为 2 N，由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶

6、的重力也等于 2 N，A 对； t 50 s时刻摩擦力达到最大值， 即最大静摩擦力为 3.5 N ，同时小车启动，说明带有沙的沙桶重力等于 3.5 N ，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力， B、C正确；此后由于沙和沙桶重力 3.5 N 大于滑动摩擦力 3 N，故 50 s 后小车将加速运动， D错答案ABC“动静”突变在摩擦力和其他力作用下， 做减速运动的物体突然停止滑行时， 物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力【典例 3】 如图 2214 所示，质量为 1 kg 的物体与地面间的动摩擦因数0.2 ，从 t 0 开始以

7、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 F1 N 的作用，取 g 10 m/s 2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力 Ff 随时间变化的图象是 ( 最大静摩擦力等于滑动摩擦力) 即学即练 3如图 2 2 15 所示，把一重为 G的物体，用一水平方向的推力Fkt ( 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Ff随 t 的变化关系是下图中的()解析 物体在竖直方向上只受重力 G 和摩擦力 Ff 的作用由于 Ff 从零开始均匀增大，开始一段时间 Ff <G，物体加速下滑；当 Ff G时，物体的速度达到最大值；之后 Ff >G，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