物理建模2.摩擦力的突變模型

1、-. z.物理建模2.摩擦力的突變模型 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【典例1】 一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止狀態(tài)，如圖2210所示，其中F110 N，F(xiàn)22 N，假設撤去F1，則木塊受到的摩擦力為()圖2210A10 N，方向向左B6 N，方向向右C2 N，方向向右D0即學即練1如圖2211所示，輕彈簧的一端與物塊P相連，另一端固定在木板上先將木板水平放置，并使彈簧處于拉伸狀態(tài)緩慢抬起木板的右端，使傾角逐漸增大

2、，直至物塊P剛要沿木板向下滑動，在這個過程中，物塊P所受靜摩擦力的大小變化情況是()圖2211A先保持不變B一直增大C先增大后減小D先減小后增大靜動突變物體在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【典例2】 如圖2212所示，在平板與水平面間的夾角逐漸變大的過程中，分析木塊m受到的摩擦力的情況圖2212即學即練2在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中，特設計了如圖2213甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)傳

3、感器高度可使細繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部細繩水平)，整個裝置處于靜止狀態(tài)實驗開場時翻開傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運動起來，立即停頓倒沙子，假設力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，以下說法正確的選項是()圖2213A可求出空沙桶的重力B可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D可判斷第50秒后小車做勻速直線運動(滑塊仍在車上)動靜突變在摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停頓滑行時，物體將不受摩擦力作用，或滑動摩擦力突變成靜摩擦力【典例3】 如圖2214

4、所示，質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.2，從t0開場以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時受到一個水平向左的恒力F1 N的作用，取g10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時間變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()圖2214即學即練3如圖2215所示，把一重為G的物體，用一水平方向的推力Fkt(k為恒量，t為時間)壓在豎直的足夠高的平整墻上，從t0開場物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關(guān)系是以下圖中的()圖2215eq avs4al(附：對應高考題組PPT課件文本，見教師用書)1(2011*卷，14)一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為的斜面上現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的

5、恒力F，如下圖則物塊()A仍處于靜止狀態(tài)B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不變D受到的合外力增大2(2011*卷，5)如圖，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力()A等于零B不為零，方向向右C不為零，方向向左D不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右3(2012*卷，14)如下圖，與水平面夾角為30的固定斜面上有一質(zhì)量m1.0 kg的物體細繩的一端與物體相連另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧秤相連物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9 N關(guān)于物體受力的判斷(取g9.8 m/s2)，以下說法正確的選項是()A斜面對物體的摩擦力

6、大小為零B斜面對物體的摩擦力大小為4.9 N，方向沿斜面向上C斜面對物體的支持力大小為4.9 eq r(3) N，方向豎直向上D斜面對物體的支持力大小為4.9 N，方向垂直斜面向上4(2013卷，16)傾角為、質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平桌面上，質(zhì)量為m的木塊靜止在斜面體上以下結(jié)論正確的選項是()A木塊受到的摩擦力大小是mgcos B木塊對斜面體的壓力大小是mgsin C桌面對斜面體的摩擦力大小是mgsin cos D桌面對斜面體的支持力大小是(Mm)g物理建模2.摩擦力的突變模型 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)

7、，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變【典例1】 一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止狀態(tài)，如圖2210所示，其中F110 N，F(xiàn)22 N，假設撤去F1，則木塊受到的摩擦力為()圖2210A10 N，方向向左B6 N，方向向右C2 N，方向向右D0解析當物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時，由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8 N，可知最大靜摩擦力Ffma*8 N當撤去力F1后，F(xiàn)22 N0后，物體受到的摩擦力為滑動摩擦力，則F滑Gcos 故當繼續(xù)變大時，物體受到的滑動摩擦力減小了當90時，物體受到的滑動摩擦力等于0.答案見解

8、析即學即練2在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中，特設計了如圖2213甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)傳感器高度可使細繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部細繩水平)，整個裝置處于靜止狀態(tài)實驗開場時翻開傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運動起來，立即停頓倒沙子，假設力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，以下說法正確的選項是()圖2213A可求出空沙桶的重力B可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C可求出

9、滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D可判斷第50秒后小車做勻速直線運動(滑塊仍在車上)解析t0時刻，傳感器顯示拉力為2 N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2 N，由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A對；t50 s時刻摩擦力到達最大值，即最大靜摩擦力為3.5 N，同時小車啟動，說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N，此時摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，故摩擦力突變?yōu)? N的滑動摩擦力，B、C正確；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑動摩擦力3 N，故50 s后小車將加速運動，D錯答案ABC動靜突變在摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停頓滑行時，物

10、體將不受摩擦力作用，或滑動摩擦力突變成靜摩擦力【典例3】 如圖2214所示，質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.2，從t0開場以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時受到一個水平向左的恒力F1 N的作用，取g10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時間變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()圖2214解析答案A反思總結(jié)物體受到的外力發(fā)生變化時，物體受到的摩擦力的種類就有可能發(fā)生突變解決這類問題的關(guān)鍵是：正確對物體受力分析和運動狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變臨界點即學即練3如圖2215所示，把一重為G的物體，用一水平方向的推力Fkt(k為恒量，t為時間)壓在豎直的足夠

11、高的平整墻上，從t0開場物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關(guān)系是以下圖中的()圖2215解析物體在豎直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用由于Ff從零開場均勻增大，開場一段時間FfG，物體向下做減速運動，直至減速為零在整個運動過程中，摩擦力為滑動摩擦力，其大小為FfFNFkt，即Ff與t成正比，是一條過原點的傾斜直線當物體速度減為零后，滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力，其大小FfG，所以物體靜止后的圖線為平行于t軸的線段正確答案為B.答案Beq avs4al(附：對應高考題組PPT課件文本，見教師用書)1(2011*卷，14)一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為的斜面上現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力F，如下圖則

12、物塊()A仍處于靜止狀態(tài)B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不變D受到的合外力增大解析由于物塊恰好靜止在斜面上，由平衡條件知mgsin mgcos 當加一豎直向下的力F時Ff(mgF)cos 由得Ff(mgF)sin ，所以物塊仍保持靜止答案A2(2011*卷，5)如圖，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力()A等于零B不為零，方向向右C不為零，方向向左D不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右解析解法一整體法選物塊和斜劈組成的系統(tǒng)為研究對象，由于系統(tǒng)的加速度等于零，合力等于零，故系統(tǒng)在水平方向的合力等于零，因此地面對斜劈的摩擦

13、力等于零故A正確解法二隔離法選物塊為研究對象，受力情況如下圖，由于物塊勻速運動，故Ffcos FNsin .選斜劈為研究對象，受力情況如下圖，假設地面對斜劈的摩擦力為Ff向右，則根據(jù)平衡條件，得FfFNsin Ffcos ，且Ffcos FNsin ，F(xiàn)NFN，F(xiàn)fFf，所以FfFfcos Ffcos 0.故A正確答案A3(2012*卷，14)如下圖，與水平面夾角為30的固定斜面上有一質(zhì)量m1.0 kg的物體細繩的一端與物體相連另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧秤相連物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9 N關(guān)于物體受力的判斷(取g9.8 m/s2)，以下說法正確的選項是()A斜面對物體的摩擦力大小為零B斜面對物體的摩擦力大小為4.9 N，方向沿斜面向上C斜面對物體的支持力大小為4.9 eq r(3) N，方向豎直向上D斜面對物體的支持力大小為4.9 N，方向垂直斜面向上解析因物體的重力沿斜面方向的分力mgsin 3019.80.5 N4.9 N，與彈簧秤的示數(shù)相等，故斜面對物體的摩擦力大小為0，則選項A正確，選項B錯誤；斜面對物體的支持力大小為mgcos 3019.8eq f(r(3),2)N4.9eq r(3) N，方向垂直斜面向上，則選項C、D錯誤答案A4(2013卷，16)傾角為、質(zhì)量為M的斜