南師大附中三輪絕對(duì)突破-1.摩擦力專題doc

1、摩擦力專題一、明確摩擦力產(chǎn)生的條件（ 1） 物體間直接接觸（ 2） 接觸面粗糙（ 3） 接觸面間有彈力存在（ 4） 物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)這四個(gè)條件緊密相連，缺一不可顯 然，兩物體不接觸，或雖接觸但接觸面是光滑的，則肯定不存在摩擦力但 滿足(1) 、(2) 而缺少(3) 、 (4) 中的任意一條，也不會(huì)有摩擦力如 一塊磚緊靠在豎直墻，放手后讓其沿墻壁下滑，它滿足條件(1) 、(2) 、(4) ，卻不具備條件(3) ，即相互間無(wú)壓力，故磚不可能受到摩擦力作用又 如，靜止在粗糙水平面上的物體它滿足了條件(1) 、 (2) 、(3) ，缺少條件(4) ，當(dāng)然也不存在摩擦力由于不明確摩擦力產(chǎn)生

2、的條件，導(dǎo)致答題錯(cuò)誤的事是經(jīng)常發(fā)生的A例 1(1994 年全國(guó)考題)如圖1所示， C是水平地F面， A、 B是兩個(gè)長(zhǎng)方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊上沿水B平方向的力，物體 A和 B以相同的速度作勻速直綫運(yùn)圖 1動(dòng)，由此可知， A、 B間的動(dòng)摩擦因數(shù) 1和 B、 C間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2有可能是(A)(C)10，20(B)10，210，20(D)10 ，200解析：本題中選 A、B整體為研究對(duì)象，由于受推力的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知地面對(duì)的摩擦力一定水平向左，故 20，對(duì)A受力分析可知，水平方向不受力， 1可能為0，可能不為0。正確答案為(B)、(D)二、了解摩擦力的特點(diǎn)摩擦力具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：(1) 接

3、觸性；(2) 被動(dòng)性所謂接觸性，即指物體受摩擦力作用物體間必直接接觸(反之不一定成立)。這 種特點(diǎn)已經(jīng)包括在摩擦力產(chǎn)生的條件里，這里不贅述。對(duì) 于摩擦力的被動(dòng)性，現(xiàn)仔細(xì)闡述。所 謂被動(dòng)性是指摩擦力隨外界約束因素變化而變化熟知的是靜摩擦力隨外力的變化而變化 。例2 (1992 年全國(guó)考題)如圖2所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力，即 F1、 F2 和摩擦力作用，木塊圖2處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中 F110N、 F22N，若撤去力 F1，則木塊F1F在水平方向受到的合力為2(A)10N ，方向向左(B)6N ，方向向右(C)2N ，方向向左(D) 零圖 2解析； F1沒(méi)有撤去時(shí)，物體所受合

4、外力為零，此時(shí)靜摩擦力大小為8N，方向向左撤去 F1以后，物體在 F2 作用下不可能沿水平方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，物體仍保擰靜止此時(shí)地面對(duì)物體的靜摩擦力大小為2N，方向向右從上述分析可見(jiàn)靜摩擦力是被動(dòng)力答案應(yīng)為(D) 對(duì)于滑動(dòng)摩擦力同樣具有被動(dòng)性三、把握摩擦力大小和方向的計(jì)算和判斷中 學(xué) 物 理 只 談靜 摩 擦 和 滑 動(dòng) 摩擦 兩 種 ( 滾 動(dòng) 摩 擦 不講 ) 其 中 f 靜 沒(méi)有 具 體 的 計(jì)算 公式 ， 是 隨 外 力 變 化 的 范 圍 值 o f靜 f max ， 一 般 根 據(jù) (1) 平 衡條 件 求 ； (2) 根據(jù) 物 體 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài)，由 牛頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 求

5、 而 f靜 不 但 可 根 據(jù) 上述 的(1) 、(2)方法求，還 可 以 用 公 式 f滑N 計(jì) 算例 3 如 圖 3 所 示 ，質(zhì) 量 為 m 、帶 電 量 為 +q 的 小物 體 ，放 在 磁 感應(yīng) 強(qiáng) 度 為 B的 勻強(qiáng) 磁場(chǎng) 中 ， 粗 糙 擋 板 ab的 寬 度 略 大 于小 物 體 厚 度 現(xiàn)給 帶 電 體 一 個(gè) 水平 沖 量 I ，試分析帶電體所受摩擦力的情況解 析 ： 帶 電 體獲 得 水 平 初 速 v0I / m 它 在 它 在磁 場(chǎng) 中 受 洛 侖 茲力 f 洛 qv0 BqBI / m 和 重 力 Gmg ，若f洛G ，則帶電體作勻速直線運(yùn)動(dòng)，不受摩擦力作用圖 3若

6、 f洛G ， 則 帶 電 體 貼 著 a 板 前 進(jìn) ， 滑 動(dòng) 摩 擦 力f滑N(qvB mg) ，速 度 越 來(lái) 越 小， f 滑 變 小 ，當(dāng) v 減 小到 v0，又 有 qv0 Bmg ,它又不受摩擦力作用而勻速前進(jìn)若 f 洛G ，則 帶 電 體 貼 著 b 板 前 逆 ?；?動(dòng) 摩 擦力 ； f 滑N(mgqvB) ,它 減 速 運(yùn) 動(dòng) 動(dòng) 直至 靜 止 ， 而 f 滑 卻 是 變 大 的 這 充 分 說(shuō) 明 f 滑 也 是 具 有 被動(dòng) 性 ， 所 以 摩 擦 力 是 被 動(dòng) 力 了 解 摩 擦 力 的上 述特點(diǎn)在解題時(shí)就能因題致宜，靈活地思考，少走彎路，避免出錯(cuò) .對(duì)于滑動(dòng)摩擦力

7、的大小，還必須了解其與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與接觸面積大小無(wú)關(guān)的特點(diǎn)例 4如圖 4所示，一質(zhì)量為 m的貨物放在傾角為 的傳送帶上隨傳送帶一起向上或向下做加速運(yùn)動(dòng)設(shè)加速度大小為 ，試求兩種m情況下貨物所受的摩擦力解析：物體 m向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于沿斜面向下有重力的分力，所 以要使物體隨傳送帶向上加速運(yùn)動(dòng)，傳送帶對(duì)物體的摩擦力必定沿傳圖 4送帶向上物體沿斜面向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力的方向要視加速度的大小而定， 當(dāng)加速度為某一合適值時(shí)， 重力沿斜面方向的分力恰好提供了所需的合外力，則摩擦力為零；當(dāng)加速度大于此值時(shí)，摩擦力應(yīng)沿斜面向下；當(dāng)加速度小于此值時(shí)，摩擦力應(yīng)沿斜面向上ab向上加速 運(yùn)動(dòng)時(shí) ，由牛 頓第

8、二定 律，得 ： 所以 F-mgsina=ma ， 方向沿 斜面向上向下加速 運(yùn)動(dòng)時(shí) ，由牛 頓第二定 律，得 ： mgsina F ma(設(shè) F沿斜面 向上 ) 所以 F=mgsina-ma當(dāng) a<gsina 時(shí)， F>0 與所設(shè)方向相同 沿斜面向上當(dāng) a gsina 時(shí)， F=0即貨物與傳送帶間無(wú)摩擦力作用當(dāng) a>gsina 時(shí)， F<0 與所設(shè)方向相反沿斜面向下小結(jié)：當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)而摩擦力方向不明確時(shí)，可先假設(shè)摩擦力向某一方向，然后應(yīng)用牛頓第二定律導(dǎo)出表達(dá)式，再結(jié)合具體情況進(jìn)行討論例 5如圖 5所示，質(zhì)量 M=10Kg的 木 楔 ABC靜止于水平地面上，動(dòng)摩 擦因

9、數(shù) 0 02，在木 楔的傾 角 為 30 0 的斜面上 有一 質(zhì)量 m 1.0 kg 的物塊由靜止開(kāi)始沿斜 面 下 滑 當(dāng) 滑 行 路 程 S 1 4m時(shí) ， 其 速 度 s 1 4m s ， 在 此 過(guò) 程 中 木 楔 沒(méi)有 動(dòng) 求 地 面 對(duì) 木 楔 的 摩 擦 力 的 大 小 和 方 向 (g 取 10 m s )解 析： 地面對(duì) 木楔的 摩擦 力為靜 摩擦 力，但 不一 定為最 大靜 摩擦力 ，所 以不能由 F F，來(lái)計(jì)算求得，只能根據(jù)物體勻運(yùn)動(dòng)情況和受力情況來(lái)確定物 塊 沿 斜 面 勻 加 速 下 滑 ， 由 vt2v022as 可 求 得 物 塊 下 滑 的 加 速 度a2vt0.

10、7m / s2g sin5m / s22s可知物塊受到摩塔力的作用此條件下，物塊與木楔受力情況分別如圖 6.7所示FN1F1AFN2F 1BF N1C2mgF圖 6mg圖 7物塊沿 斜面以 加速 度 Q 下滑，對(duì)它沿斜面 方向和垂直于斜 面方向 由牛頓第二定律有mgsin 一 F1 mamgcos FN1 0木楔 靜止， 對(duì)它沿 水平方向和豎直 方向由牛頓第二定律，并注意F1 與 F1， F N 1 與 FN1 ， 等值反 向，有F2+ F1 cos FN1 sin 0FN 2MgFN1COSF 1Sin0由上 面各式 解得地 面對(duì)木楔的摩擦 力F 2FN1 sinF 1COSmg cos s

11、in( mg sinma) sinmacos1.00.73 N 0.61N2由C指向B。此力 方向與 所設(shè)方 向相同，另外由以 上幾式 聯(lián)立還 可以求出地面對(duì) 木楔的 支持力FN 2Mgmg cos2( mg sinma) sinMgmgma sin1110N1.00.71109.65N (Mm) gN2顯然 ，這是 由于物 塊和木楔系統(tǒng)有 向下的 加速度而產(chǎn)生了 失重現(xiàn) 象。對(duì)此題也可以系統(tǒng)為研究對(duì)象。在水平方向，木楔靜止，加速度為零，物塊加速度水平分量為axa cos 。 對(duì) 系 統(tǒng) 在 水 平 方 向 由 牛 頓 第 二 定 律 ， 有F 2 ma cos0.61N答案： 0 61 N方

12、向由 C一 B小結(jié)：(1) 靜摩擦力的 大小是個(gè)變量，它的大 小常需要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及摩擦力與物體所受其他力的關(guān)系來(lái)確定(2) 由此題可看出，研究對(duì)象的選取對(duì)解題步驟的簡(jiǎn)繁程度有很大的影響。練 習(xí)1、如圖 8 所示， 位于斜面上的物塊m在沿斜面向上的力F作用下， 處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力方向可能沿斜面向上方向可能沿斜面向下 大小可能為零大小可能等于F以上判斷正確的是( D )A 只有B 只有C 只有D 都正確圖 82、(2004 年連云港第二次調(diào)研題) 某人在乎直公路上騎自行車，見(jiàn)到前方較遠(yuǎn)處紅色交通信號(hào)燈亮起， 他便停止蹬車，此后的一段時(shí)間內(nèi)，自行車前輪和后輪受到地面的摩

13、擦力分別為f 前 和 f 后 ，則 (C)A f前 向后，f后 后向前B f 前 向前，f 后 向后C f前 向后，f 后 向后D f 前 向前，f 后 向前3、如圖9 所示，重 6N的木塊靜止在傾角為300 的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向，大小等于4N的力 F推木塊，木塊仍保持靜止，則木塊所受的摩擦力大小為(C )A 4N B 3N C 5N D 6N圖 94、 (2004年樂(lè)山調(diào)研題) 如圖 10 所示，質(zhì)量為 m的木塊 P在質(zhì)量為 M的長(zhǎng)木板A上滑行，長(zhǎng)木板放在水平地面上，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)若長(zhǎng)木板A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1 , 木塊 P與長(zhǎng)板 A間的動(dòng)摩擦因數(shù)為VP2 ，則長(zhǎng)木板ab

14、 受到地面的摩擦力大小為(C )AA1MgB 1 (m M )gC2mgD1Mg2 mg圖 105、(2004年黃岡調(diào)研題) 如圖 11 所示， 在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放兩個(gè)質(zhì)量為m1和 m2 的小木塊， m1 m2 已知三角形木Am1m2塊和兩個(gè)小木塊均靜止，則粗糙水平面對(duì)三角形木塊()A沒(méi)有摩擦力作用12B有摩擦力作用，摩擦力方向水平向右圖 11C有摩擦力作用，摩擦力方向水平向左D有摩擦力作用，但其方向無(wú)法確定，因?yàn)閙1、 m2 、1 和2 的數(shù)值并未給出6 、 (2004年寧波 期末試 題 ) 某空 間存在 著如圖 l2 所示的 水平方 向的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)，

15、A、 B兩個(gè) 物塊疊 放在一 起，并置于光滑 的絕緣 水平地 面上，物塊 A帶正電，物塊 B為不帶電的絕緣塊；水平恒力F作用在物塊B上，使 A、 B一起由靜止開(kāi)始水平向左運(yùn)動(dòng)在 A、 B一起水平向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，關(guān)于A、 B受力情況的以下說(shuō)法，正確的是(B)A A對(duì) B的壓力變小B B對(duì)A的摩擦力保持不變C 。 A對(duì) B的摩擦力變 大D B對(duì)地 面的壓力保持不變7、如圖 13所示，一直角斜槽(兩槽面夾角為 90° )，對(duì)水平面夾角為為正方形的物塊恰能沿此槽勻速下滑，假定兩槽面的材料和表面情況相同，問(wèn)物塊和槽面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少?解析：因?yàn)槲飰K對(duì)直角斜槽每一面的正壓力為 mgcos

16、.cos45°，所以當(dāng)物體勻速下滑時(shí)， 有平衡方程： mgsin =2 mgcos cos45°圖 1230°，一個(gè)橫截面如圖 132 mgcos ，所以 = 1 tan1 (3 )6 22368 、質(zhì)量 m=1.5Kg 的物塊 ( 可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒 力F的作用下 , 從水平面 上A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) , 運(yùn)動(dòng)一 段距離撤去該力, 物體 繼續(xù)滑行t=2.0s 停在 B點(diǎn) . 已知 AB兩點(diǎn)間的距離S=5.0m, 物塊 與水平面間的動(dòng)摩擦因 數(shù)0.20 , 求恒 力 F為多2大 ?(g=10m/s )解析：設(shè)撤去力 F 前物塊 的位移為S1 ，撤去力F 時(shí)物 塊的

17、速度為 v，物塊受到的滑動(dòng)摩擦力F1mg對(duì)撤去力后物塊滑動(dòng)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)量定理得F1t0 mv由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得SS1v t2對(duì)物塊運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理FS1 F1S0由以上各式得F2mgs2sgt 2代入數(shù)據(jù)解得F15 N9. 如圖 14 所示 , 靜止在 水平面上 的紙帶 上放一 質(zhì)量vm為的小 金屬塊 ( 可視為 質(zhì)點(diǎn) ),金屬 塊離紙 帶 右端距離A為 L, 金屬塊 與紙帶 間 動(dòng)摩擦因數(shù)為 . 現(xiàn)用 力向左將紙帶從金屬塊下 水平抽 出 , 設(shè)紙 帶加速 過(guò)程極 短 , 可認(rèn)為紙帶在抽動(dòng)過(guò) 程中一 直做勻速運(yùn)動(dòng) .求:（ 1） 屬塊剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 時(shí)受到 的摩擦力 的大小 和方向 ;(2) 要

18、將 紙帶從金屬塊 下水平抽出 , 紙 帶的速 度 v 應(yīng)滿 足的條 件 .L圖 14解析：（1 ）金 屬塊與紙帶達(dá)到共同速度前， 金屬塊受到的摩 擦力為： fmg，方向向左。（ 2） 出紙帶的最小速 度為 v0 即紙帶從金屬塊下 抽出時(shí) 金屬塊速度恰好 等于 v0 。對(duì)金屬塊： fmav0 at金屬塊位移： s11at 2紙帶位移： s2v0t2兩者相對(duì)位移：S2S1l 解得：v02 gl故要抽出紙帶，紙帶速度 v2 gl10. 如圖 15 所示 , 物塊和 斜面體的 質(zhì)量分 別為 m.M, 物塊在平行于斜面的 推力 F作用下沿 斜面加 速度 a 向上滑動(dòng)時(shí) , 斜面體仍保持靜止 . 斜面 傾角為 , 試求 地面對(duì) 斜面體的支持力和摩擦力 .解析 : 由 于小物 塊沿斜 面加速上 升，所 以物塊 與斜面不能看成一個(gè)整體 ，應(yīng)分 別對(duì)物塊與斜面 進(jìn)行研 究。（ 1） 取物塊為 研究對(duì) 象，受 力分析如圖 16所示：