2019版高考物理大一輪復習 專題二 相互作用與物體平衡 第2講 摩擦力課件.ppt

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第2講摩擦力 一 摩擦力 相對運動或相對運動趨勢 摩擦力 1 定義 當相互接觸且相互擠壓的物體之間有 時 接觸面間產(chǎn)生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力 稱為摩擦力 固體 液體 氣體的接觸面上都會有 作用 2 摩擦力分類 摩擦 初中已經(jīng)學習過 摩擦力和 摩擦力 滾動 滑動 靜 二 滑動摩擦力和靜摩擦力 相對滑動 相對滑動 1 滑動摩擦力 FN 材料 1 定義 兩個相互接觸的物體有 時 在物體之間產(chǎn)生的阻礙相對滑動的作用力 2 產(chǎn)生條件 缺一不可 兩物體相互接觸并擠壓 有彈力 接觸面粗糙 兩物體間有 3 大小 與正壓力成正比 即f 叫動摩擦因數(shù) 與接觸面的 和 有關 4 方向 與物體 的方向相反 與物體運動的 方向無關 粗糙程度 相對滑動 2 靜摩擦力 1 定義 兩個相互接觸的物體間有 時 在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動趨勢的力 2 產(chǎn)生條件 缺一不可 兩物體相互接觸并擠壓 有彈力 接觸面粗糙 兩物體間有 3 大小 物體間的靜摩擦力大小可以改變 兩物體間接觸面的粗糙程度和彈力不變的情況下 隨著其他外力的變化而變化 相對滑動趨勢 相對滑動趨勢 4 方向 跟物體 的方向相反 并且摩擦力的方向總跟接觸面平行 或相切 5 最大靜摩擦力fmax 靜摩擦力有一個 在數(shù)值上等于物體剛要滑動時所需要的沿相對滑動趨勢方向的外力 靜摩擦力的大小取值范圍為 實際中 最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力 一般情況下 可近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 相對滑動趨勢 最大值 0 f fmax 基礎檢測 1 如圖2 2 1所示 質(zhì)量為10kg的物體A拴在一個被水平拉伸的彈簧一端 彈簧的拉力為5N時 物體A處于靜止狀 態(tài) 若小車以1m s2的加速度向右運動后 則 g 10m s2 A 物體A相對小車向右運動B 物體A受到的摩擦力減小C 物體A受到的摩擦力大小不變 圖2 2 1 D 物體A受到的彈簧拉力增大答案 C 2 如圖2 2 2所示 重6N的木塊靜止在傾角 30 的斜面上 若用平行于斜面沿水平方向 大小等于4N的力推木塊 木塊仍能保持靜止 則木塊所受的摩擦力大小是 圖2 2 2 A 3N B 4N C 5N D 6N 解析 對木塊受力分析 受推力F 重力G 支持力N和靜摩擦力f 將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力F 答案 C 圖D2 考點1 靜摩擦力的分析與計算 重點歸納1 判斷靜摩擦力的有無及方向的三種方法 1 假設法利用假設法判斷的思維程序如下 2 運動狀態(tài)法 此法關鍵是先確定物體的運動狀態(tài) 如平衡或有加速度 再利用平衡條件或牛頓第二定律 F ma 確定靜摩擦力的大小和方向 3 牛頓第三定律法 力是物體間的相互作用 先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向 再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的大小和方向 2 靜摩擦力的大小 1 兩物體間實際產(chǎn)生的靜摩擦力f在零和最大靜摩擦力fmax之間 即0 f fmax 最大靜摩擦力fmax是物體將要發(fā)生相對運動 臨界狀態(tài) 時的摩擦力 它的數(shù)值與FN成正比 在正壓力FN不變的情況下 最大靜摩擦力fmax略大于滑動摩擦力 在一般情況下 可近似認為物體受到的最大靜摩擦力等于物體受到的滑動摩擦力 2 靜摩擦力的大小要依據(jù)物體的運動狀態(tài)進行計算 如果物體處于平衡狀態(tài) 可根據(jù)平衡條件求解靜摩擦力 如果物體處于非平衡狀態(tài) 可根據(jù)牛頓第二定律求解靜摩擦力 方法技巧 1 在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時 一般采用 整體法與隔離法進行分析 2 受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的 受滑動摩擦力 作用的物體不一定是運動的 3 摩擦力阻礙的是物體間的相對運動或相對運動趨勢 但摩擦力不一定阻礙物體的運動 即摩擦力不一定是阻力 考題題組 1 如圖2 2 3所示 物體a b和c疊放在水平桌面上 水平力Fb 5N Fc 10N分別作用于物體b c上 a b和c仍保持靜止 以f1 f2 f3分別表示a與b b與c c與桌面間的 靜摩擦力的大小 則 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 圖2 2 3 解析 將a進行隔離分析可知 物體a相對物體b沒有相對滑動趨勢 故a b間的摩擦力為零 隔離b進行受力分析 可得b c間的摩擦力大小等于Fb的大小 將三個物體看做整體進行受力分析可知 整體所受合力為零 相對地面有相對運動的趨勢 物體c與地面間的摩擦力大小f3 Fc Fb 5N 故C正確 答案 C 2 2017年無錫期末 如圖2 2 4所示 質(zhì)量為1kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為 0 2 從t 0開始以初速度v0沿水平地面向右滑行 同時受到一個水平向左的恒力F 1N的作用 g取10m s2 取向右為正方向 該物體受到的摩擦力f隨 時間變化的圖象是 最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 圖2 2 4 AC BD 答案 A 考點2 滑動摩擦力的分析與計算 1 滑動摩擦力的方向滑動摩擦力的方向總與物體間的相對運動方向相反 判斷滑動摩擦力的方向時一定要明確 相對 的含義是指相對跟它接觸的物體 所以滑動摩擦力的方向可能與物體實際運動 對地運動 方向相反 也可能與實際運動方向相同 還可能與物體實際運動方向成一定的夾角 2 滑動摩擦力的大小 1 滑動摩擦力的大小可以用公式f FN計算 2 結(jié)合研究對象的運動狀態(tài) 靜止 勻速運動或變速運動 利用平衡條件或牛頓運動定律列方程求解 方法技巧 應用滑動摩擦力的決定式f FN時要注意以下 幾點 1 為動摩擦因數(shù) 其大小與接觸面的材料 表面的粗糙程度有關 FN為兩接觸面間的正壓力 其大小不一定等于物體的重力 2 滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的面積均無關 其方向一定與物體間相對運動方向相反 與物體運動 對地 的方向不一定相反 3 2017年遼寧鐵嶺月考 如圖2 2 5所示 木板B放在粗糙的水平面上 木塊A放在B的上面 A的右端通過一不可伸長的輕繩固定在豎直墻上 用水平恒力F向左拉動B 使其以速度v做勻速運動 此時繩水平且拉力大小為T 下列說法正確 的是 A 繩上拉力T與水平恒力F大小相等 B 木塊A受到的摩擦力大小等于T 圖2 2 5 C 木板B受到一個靜摩擦力 一個滑動摩擦力 二者合力大小等于FD 若木板B以速度2v勻速運動 則拉力大于F 解析 以A B整體為研究對象 分析受力情況 在水平方向受到水平向左的拉力F 繩子水平向右的拉力T和地面對B水平向右的滑動摩擦力 根據(jù)平衡條件得 繩上拉力T小于水平恒力F 選項A錯誤 A B間產(chǎn)生相對滑動 木塊A受到的是滑動摩擦力 大小等于T 選項B正確 木板B受到兩個滑動摩擦力 二者合力大小等于F 選項C錯誤 若木板B以速度2v勻速運動 A B受力情況都沒有變化 則拉力F也不變 選項D錯誤 答案 B 易錯點1 摩擦力方向的判斷 例1 如圖2 2 6所示 激情爬桿 在春晚受到觀眾的好評 當雜技演員用雙手握住固定在豎直方向的桿勻速攀上和勻 速攀下時 他所受的摩擦力分別是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 圖2 2 6 錯解分析 認為摩擦力的方向與速度方向相反 選擇A 正解分析 雜技演員在爬上與爬下的過程中 手與桿保持相對靜止 故受到的是靜摩擦力的作用 根據(jù)重力與摩擦力平衡 可得勻速攀上和勻速攀下時 摩擦力方向均沿桿向上 大小與重力相等 故C正確 答案 C 指點迷津 靜摩擦力的方向與物體的運動方向無關 與物體相對運動趨勢的方向相反 可用平衡條件或牛頓第二定律求解 觸類旁通 1 多選 2016年福建福州格致中學期中 如圖2 2 7所示 質(zhì)量為m的物體在與斜面平行向上的拉力F作用下 沿著水平地面上質(zhì)量為M的粗糙斜面勻速上滑 在此過程中斜面保持靜 止 則地面對斜面 A 無摩擦力B 支持力等于 m M g C 支持力為 M m g Fsin 圖2 2 7 D 有水平向左的摩擦力 大小為Fcos 答案 CD 2 多選 如圖2 2 8所示 小車的質(zhì)量為m0 人的質(zhì)量為m 人用恒力F拉繩 若人和小車保持相對靜止 不計繩和滑輪質(zhì)量及小車與地面間的摩擦 則小車對人的摩擦力可能是 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 圖2 2 8 解析 假設小車對人的靜摩擦力方向向右 先對整體分析受力有2F m0 m a 再隔離出人 對人分析受力有F Ff 確 若m0 m 則靜摩擦力為零 A正確 若m0 m 則靜摩擦力方向向左 C正確 答案 ACD 易錯點2 摩擦力的 突變 問題 1 靜 靜 突變 物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài) 當作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時 如果物體仍然保持靜止狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變 2 靜 動 突變 物體在靜摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài) 當其他力變化時 如果物體不能保持靜止狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力將 突變 成滑動摩擦力 3 動 動 突變 某物體相對于另一物體滑動的過程中 若突然相對運動方 向變了 則滑動摩擦力方向發(fā)生 突變 例2 2013年新課標 卷 如圖2 2 9所示 在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用 F平行于斜面向上 若要物塊在斜面上保持靜止 F的取值應有一定范圍 已知其最大值和 圖2 2 9 最小值分別為F1和F2 F2 0 由此可求出 A 物塊的質(zhì)量B 斜面的傾角C 物塊與斜面間的最大靜摩擦力D 物塊對斜面的正壓力 F1 F2 解析 物塊受與斜面平行的外力F作用 而在斜面上靜止 此時摩擦力的大小和方向?qū)㈦SF的變化而變化 設斜面傾角為 由平衡條件F1 mgsin Ffmax 0 F2 mgsin Ffmax 0 解得Ffmax 2 故選項C正確 答案 C 觸類旁通 3 多選 將力傳感器A固定在光滑水平桌面上 測力端通過輕質(zhì)水平細繩與滑塊相連 滑塊放在較長的小車上 如圖2 2 10甲所示 傳感器與計算機相連接 可獲得力隨時間變化的規(guī)律 一水平輕質(zhì)細繩跨過光滑的定滑輪 一端連接小車 另一端系沙桶 整個裝置開始處于靜止狀態(tài) 在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細沙 力傳感器采集的F t圖象如圖乙 所示 則 乙 甲圖2 2 10A 2 5s前小車做變加速直線運動B 2 5s后小車做變加速直線運動C 2 5s前小車所受摩擦力不變D 2 5s后小車所受摩擦力不變答案 BD 4 如圖2 2 11所示 將兩相同的木塊a b置于粗糙的水平地面上 中間用一輕彈簧連接 兩側(cè)用細繩系于墻壁 開始時a b均靜止 彈簧處于伸長狀態(tài) 兩細繩均有拉力 a所受摩擦力Ffa 0 b所受摩擦力Ffb 0 現(xiàn)將右側(cè)細繩剪斷 則剪 斷瞬間 A Ffa大小不變B Ffa方向改變C Ffb仍然為零 D Ffb方向向左 圖2 2 11 解析 右側(cè)細繩剪斷的瞬間 彈簧彈力來不及發(fā)生變化 故a的受力情況不變 a左側(cè)細繩的拉力 靜摩擦力的大小 方向均不變 A正確 B錯誤 而在剪斷細繩的瞬間 b右側(cè)細繩的拉力立即消失 靜摩擦力向右 C D錯誤 答案 A