2013高考一轮复习物理摩擦力-受力分析解析

2013高考一轮(yīlún)复习物理摩擦力-受力分析解析第一页，共43页。►根底梳理◄摩擦力分滑动摩擦(huádònɡmócā)力和静摩擦力：(1)一个物体在另一个物体外表上发生相对运动的时候，受到另一个物体阻碍它相对运动的力，这个力叫做滑动摩擦(huádònɡmócā)力；(2)当一个物体在另一个物体外表上有相对运动趋势时，受到另一个物体阻碍它相对运动趋势的力，这个力叫做静摩擦力．第二页，共43页。►疑难详析◄1．摩擦力产生的条件(1)接触面是粗糙(cūcāo)的；(2)两物体有相对运动或相对运动的趋势；(3)两物体接触面上有压力．2．摩擦力方向确实定摩擦力的方向必定和接触面相切，由相对运动或相对运动的趋势确定，总与相对运动或相对运动趋势的方向相反．第三页，共43页。通常情况下摩擦力的方向可能和物体运动方向相反，此时摩擦力是阻力；摩擦力方向也可能和物体运动方向相同，此时摩擦力作为动力．所以摩擦力可能做正功，也可能做负功(当物体的位移为零时，摩擦力做功是零)．不管摩擦力的方向与运动方向是不是相同，摩擦力的方向一定是与物体间相对运动(或相对运动趋势(qūshì))的方向相反．不管摩擦力是动力还是阻力，摩擦力一定总是阻碍物体间的相对运动或相对运动的趋势(qūshì)．第四页，共43页。一般情况下，我们说物体运动或静止(jìngzhǐ)，是以地面为参照物的．而牵涉到“相对运动〞，实际上是规定了参照物，如“A相对于B〞，那么必须以B为参照物，而不能以地面或其他物体为参照物．第五页，共43页。3．摩擦力有无确实定(1)由产生条件确定．这种方法就是看产生摩擦力的三个条件是否满足．有一个(yīɡè)条件不满足，就没有摩擦力．(2)根据运动状态确定．由物体的运动状态，结合物体受其他外力的情况来进行判断．4．摩擦力大小确实定(1)滑动摩擦力的大小跟压力有关(成正比)，与引起滑动摩擦力的外力的大小无关．滑动摩擦力的大小常用公式f＝μFN求得，其中的FN表示正压力(不一定等于重力G)，μ叫做动摩擦因数，它跟物体的材料、接触面的情况有关，μ没有单位．第六页，共43页。(2)静摩擦力的大小随着(suízhe)相对运动的趋势强弱变化而在0和最大静摩擦力Fm之间变化．一般认为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．静摩擦力跟相对运动的趋势强弱有关，但是跟压力FN没有直接关系，不能用f＝μFN计算．最大静摩擦力的大小跟压力FN有关．第七页，共43页。►深化拓展◄图11．物体受到滑动摩擦力时，物体不一定是运动的，也可能(kěnéng)是静止的，但一定发生了相对运动，如图1所示，水平传送带以速度v运动，物体相对地面静止，此时物体受到的是滑动摩擦力．第八页，共43页。图22．同样，物体受到静摩擦力时，物体不一定是静止的，也可能是运动(yùndòng)的，但一定是相对静止的．如图2所示，物体随传送带一起以速度v向上运动(yùndòng)，物体相对传送带静止，物体虽然运动(yùndòng)受到的却是静摩擦力．第九页，共43页。3．汽车牵引力的施力物体并非是发动机汽车的发动机工作时，带动车轮转动，主动轮与地面接触的局部有相对于地面向后运动的趋势，所以地面对主动轮有向前的静摩擦力，此即为汽车的牵引力．所以说，汽车牵引力的施力物体应该是地面，而不是(bùshi)发动机，牵引力的本质是地面提供的静摩擦力．第十页，共43页。►根底梳理◄对物体进行受力分析的一般步骤：(1)首先确定研究对象；(2)然后根据力的概念，从物体所处的环境以及与其他物体的联系，按重力、弹力、摩擦力及其他力等顺序(shùnxù)依次分析．(3)最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态．第十一页，共43页。►疑难详析◄1．对物体进行受力分析是解决力学问题的根底，也是研究力学问题的重要(zhòngyào)方法，受力分析时必须明确的程序是：(1)根据题意来选取研究对象．原那么是要使对问题的研究尽量简便，研究对象可以是一个物体或一个物体的某一局部，也可以是几个物体组成的系统．正确选取研究对象，对能否顺利解决问题往往起决定作用；(2)把研究对象从周围的环境中隔离出来，按照先场力、再接触力的顺序进行受力分析，并画出物体的受力图，这种分析方法称为“隔离法〞；第十二页，共43页。(3)当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用“整体(zhěngtǐ)法〞．用整体(zhěngtǐ)法的简便之处在于不需要涉及内部各物体之间的作用力，而隔离法恰好可以分析系统内部各物体之间的相互作用力．整体(zhěngtǐ)法与隔离法交叉使用，往往可以优化解题思路和方法，使处理问题简洁明快．第十三页，共43页。2．怎样防止在受力分析时漏掉或者多出一些力在分析物体受力时，为防止漏掉力，应养成按一定步骤分析的习惯(xíguàn)，一般应先分析场力，再分析接触处的弹力和摩擦力．为防止受力分析时出现多力的情况，可注意以下几个方面：(1)每分析一个力，都应找出施力物体；(2)分析研究对象受的力，不要把研究对象对其他物体施加的力也加在研究对象上；第十四页，共43页。(3)只分析根据力的性质命名的力(场力、弹力、摩擦力等)，不分析根据效果命名的力(向心力、下滑力、回复力等)；(4)为了使问题简化，忽略某些次要的力，如：微小粒子的重力、速度(sùdù)不大时空气的阻力等．至于何时忽略某个力的影响，要依据题的目的、具体环境和条件而定．第十五页，共43页。 图3[例1]卡车上装(shàngzhuāng)着一只始终与它相对静止的集装箱，不计空气阻力，以下说法正确的选项是 ()第十六页，共43页。[解析]集装箱随卡车(kǎchē)一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，那么卡车(kǎchē)加速时，集装箱由于惯性要保持原有的静止状态，因此它将相对于卡车(kǎchē)向后滑动，而实际上集装箱没有滑动，说明只有相对卡车(kǎchē)向后滑的趋势，所以集装箱受到向前的静摩擦力．故A对；集装箱随卡车(kǎchē)一起匀速运动时，二者无相对滑动，假设集装箱受水平向右的摩擦力，那么其受力如图3所示，跟木箱接触的物体只有卡车(kǎchē)，卡车(kǎchē)最多对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2)，第十七页，共43页。由二力平衡条件知：F1与G抵消，但没有力与F2抵消，力是改变物体运动状态的原因，木箱在F2的作用下，速度将发生变化，不能做匀速直线运动，这与题意矛盾，故B错C对；卡车刹车时，速度减小，假设木箱与卡车的接触面是光滑的，那么(nàme)集装箱相对卡车将向前滑动，而实际没动，说明集装箱受到向后的摩擦力．故D错．综上选AC.[答案]AC第十八页，共43页。题后反思：摩擦力的判断比较复杂，有时只根据摩擦力产生的条件是无法判断出来的，要结合物体的运动情况来进行(jìnxíng)判断，这也是在进行(jìnxíng)受力分析时，要把摩擦力放在最后分析的原因.第十九页，共43页。图4如图4(a)、(b)所示，拉力F使叠放在一起的A、B两物体一起以共同速度沿F方向做匀速直线运动(yùndòng)，那么()第二十页，共43页。A．两图中A物体受到的摩擦力方向均与F方向相同B．两图中A物体受到的摩擦力方向均与F方向相反C．两图中A物体均不受摩擦力作用D．(a)图中的A物体不受摩擦力，(b)图中的A物体受到的摩擦力方向与F方向相同解析：分别对两图中的A物体进行受力分析，(a)图中如果A受到摩擦力，那么(nàme)A物体受到的合力不为0，A物体不能做匀速直线运动，故(a)图中物体不受摩擦力作用．(b)图中，A物体相对于B物体有向下运动的趋势，故A物体受到的摩擦力方向与F方向相同．答案：D第二十一页，共43页。题型二摩擦力大小(dàxiǎo)的计算[例2]重100N的木块放在水平面上，它与水平面的动摩擦因数为，最大静摩擦力为27N．现用水平拉力拉木块，当此拉力的大小(dàxiǎo)由0增大到26N时，木块受到的摩擦力大小(dàxiǎo)为f1，当拉力大小(dàxiǎo)由30N减小到27N时，木块受到摩擦力大小(dàxiǎo)为f2，那么以下说法正确的选项是 ()A．f1＝25N，f2＝25N B．f1＝25N，f2＝27NC．f1＝26N，f2＝25N D．f1＝26N，f2＝27N第二十二页，共43页。[解析]物体要发生相对运动，拉力应克服最大静摩擦力，此题最大静摩擦力为27N，当外力(wàilì)由0增大到26N的过程中，拉力小于最大静摩擦力，所以物体受到的是静摩擦力，大小与拉力相等，即f1＝26N；当拉力为30N时，物体发生相对运动，从30N减小到27N的过程中，拉力一直大于滑动摩擦力(25N)，所以物体受到的是滑动摩擦力，即f2＝μG＝25N.[答案]C第二十三页，共43页。题后反思：在求摩擦力的时候，先判断物体受的是哪种摩擦力，如果是静摩擦力，就用外力等于静摩擦力来求；如果是滑动摩擦(huádònɡmócā)力，就根据公式F=μFN来计算.第二十四页，共43页。图5如图5所示，A，B两个物体叠放，在外力F的作用下一起匀速运动(yúnsùyùndòng)，A，B的质量分别是mA和mB，A与B间的动摩擦因数为μ1，B，C间的动摩擦因数为μ2，求A与B和B与C间的摩擦力分别是多大．第二十五页，共43页。解析：根据题知，物体A，B一起匀速直线运动，即A，B之间没有发生相对运动，所以A，B间不存在摩擦力作用；而物体B，C之间发生了相对运动，B受到一个(yīɡè)与它运动方向相反的滑动摩擦力的作用，大小为F＝μFN＝μ2(mA＋mB)g.答案：A，B之间摩擦力为0B，C之间的摩擦力为μ2(mA＋mB)g第二十六页，共43页。题型三受力分析图6[例3]如图6所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持(bǎochí)静止．物体B的受力个数为()A．2 B．3C．4 D．5第二十七页，共43页。图7[解析]A、B保持静止，都处于平衡状态，合外力应该是零．首先对A、B组成的整体进行受力分析，竖直方向受重力(mA＋mB)g、A与墙壁的摩擦力fA和F，三力平衡；水平(shuǐpíng)方向可判断墙壁和A之间没有作用力，否那么不能保持水平(shuǐpíng)方向平衡．第二十八页，共43页。如图7a所示，隔离物体A，受重力mAg和B提供的弹力NBA，因为物体A保持静止，必然受到B提供的摩擦力fBA，且沿AB的接触面向上；由此再隔离物体B，如图b所示，根据牛顿第三定律(dìnglǜ)和条件，物体B共受四个力的作用．[答案]C第二十九页，共43页。(2010.山东济南模拟)如图8，物体(wùtǐ)M在竖直向上的拉力F的作用下静止在斜面上，关于M受图8力的个数，以下说法中正确的选项是()第三十页，共43页。A．M一定是受两个力作用B．M一定是受四个力作用C．M可能受三个力作用D．M不是受两个力作用就是受四个力作用解析：假设拉力F大小等于重力，那么物体与斜面之间没有相互作用力，所以物体就只受到两个力的作用；假设拉力F小于物体的重力时，那么斜面对物体产生支持力和静摩擦力，且支持力与静摩擦力的合力竖直向上(xiàngshàng)，故物体就受到四个力作用．答案：D第三十一页，共43页。1．如图9所示，P是位于水平的粗糙桌面上的物块．用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中，假设不计空气阻力，那么关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，以下(yǐxià)说法正确的选项是 ()图9第三十二页，共43页。A．拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面B．拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面C．重力mg和摩擦力，施力物体是地球和桌面D．重力mg和摩擦力，施力物体是绳和桌面解析：物块P在粗糙桌面上运动受重力，方向竖直向下(xiànɡxià)，施力物体是地球；受桌面对物体的弹力，方向竖直向上，施力物体是桌面；受拉力、方向水平向右，施力物体是绳；受滑动摩擦力，方向水平向左，施力物体是桌面．应选B.答案：B第三十三页，共43页。图102.(2019.山东高考)用轻弹簧竖直悬挂(xuánguà)质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°，如图10所示，那么物体所受摩擦力 ()第三十四页，共43页。A．等于零B．大小为mg，方向沿斜面向下C．大小为mg，方向沿斜面向上D．大小为mg，方向沿斜面向上解析(jiěxī)：由题知mg＝kL.设物体所受摩擦力大小为f，方向沿斜面向上，由平衡条件得2mgsin30°＝kL＋f，解得f＝0，故A正确，B、C、D错误．答案：A第三十五页，共43页。图113.(2019.全国卷Ⅱ)如图11，一固定斜面上两个(liǎnɡɡè)质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是()第三十六页，共43页。解析：因为A和B紧挨着匀速下滑，所以把A、B作为一个整体．由平衡方程2mgsinα＝μmgcosα＋2μmgcosα，得μ＝tanα，那么(nàme)A正确．答案：A第三十七页，共43页。4．有一个小实验：当向两片竖直放置的纸片的中间吹气时，会发现两个小纸片不但不