摩擦力的“突變”模型

1、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(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā) 生變 化時(shí)，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(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(gè)力即Fj、F2和摩擦力的作 用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖2- 2- 10所 示，其中Fj = 10 N，F(xiàn)2 = 2 N，若撤去Fj,貝U 木塊受到的摩擦力為（）A10 N,方向向左B. 6 N，方向向右C2 N,方向向右D. 0情況是D.先減小后增大解析本題考查共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題.對(duì) 物塊進(jìn)行受力分析可知，由于初始狀態(tài)彈簧被 拉伸，所以物塊受到的摩

2、擦力水平向左，當(dāng)傾 角逐漸增大時(shí)，物塊所受重力在斜面方向的分 力逐漸增大，所以摩擦力先逐漸減小，當(dāng)彈力 與重力的分力平衡時(shí)，摩擦力減為0;當(dāng)傾角 繼續(xù)增大時(shí)，摩擦力向上逐漸增大，故選項(xiàng)D 正確./答案D“靜動(dòng)”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)?態(tài)，當(dāng)其他力變化時(shí)，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”成滑解析當(dāng)物體受只、F2及摩擦力的作用而 處于平衡狀態(tài)時(shí)，由平衡條件可知物體所受的 摩擦力的大小為8N，可知最大靜摩擦力 Ff8 N .當(dāng)撤去力F1后，F(xiàn)2=2NvFg 物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知物體 所 受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用 在物體上的F2

3、等大反向.C正確.答案C即學(xué)即練1如圖2-2- 11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，直至 物塊P剛要沿木板向下滑動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中， 物塊P所受靜摩擦力的大小變化動(dòng)摩擦力.【典例2】如圖2-2- 12所示，在平板 與水平面間的夾角9逐漸變大的過(guò)程中，分析 木塊m受到的摩擦力的情況.解析當(dāng)9角較小時(shí)，木塊靜止不動(dòng)，木塊受到靜摩擦力F靜的作用，靜摩擦 力F靜與物體的重力G在沿斜面上的分力 Gsin 9是一對(duì)平衡力，故F靜二Gsin 9, 9變大，則F靜二Gsin 9變大.當(dāng)角達(dá)到一個(gè)確定的值9時(shí)，木

4、塊恰好勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)木塊受到滑動(dòng)摩擦力 F滑的作用.A.先保持不變B 一直增大C先增大后減小利用公式得F滑二AGOS9兩式聯(lián)立得 尸tan 9利用受力平衡得 F 滑=Gsin 9當(dāng)B9 o后，物體受到的摩擦力為滑動(dòng)摩 擦力，則F滑二口 Gcos 9故當(dāng)9繼續(xù)變大時(shí)，物體受到的滑動(dòng)摩擦 力減小了.當(dāng)9= 90時(shí)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力 等于0.答案見解析即學(xué)即練2在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及 滑動(dòng)摩擦力變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，特設(shè)計(jì)了如 圖2-2- 13甲所示的演示裝置，力傳 感器A 與計(jì)算機(jī)連接，可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律， 將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測(cè)力端通 過(guò)細(xì)繩與一滑塊相連（調(diào)節(jié)傳感器高度可

5、使細(xì) 繩水平），滑塊放在較長(zhǎng)的小車上，小車一端 連接一根輕繩并跨過(guò)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(xì)繩水平）， 整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開傳感 器同時(shí)緩慢向沙桶里倒入沙 子，小車一旦運(yùn)動(dòng) 到最大值，即最大靜摩擦力為3.5 N，同時(shí)小 車啟動(dòng)，說(shuō)明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N,此 時(shí)摩擦力立即變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，最大靜摩擦力 略大于滑動(dòng)摩擦力，故摩擦力突變?yōu)? N的滑 動(dòng)摩擦力，B C正確；此后由于沙 和沙桶重力 3.5 N大于滑動(dòng)摩擦力3 N，故50 s后小車將 加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò).答案ABC“動(dòng)靜”突變?cè)谀Σ亮推渌ψ饔孟?，做減速運(yùn)動(dòng)的 物體突然停止滑行時(shí)，物體將不受

6、摩擦力作 用，或滑動(dòng)摩擦力“突變”成靜摩擦力.【典例3】如圖2-2- 14所示，質(zhì)量為 1 kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)P= 0.2， 從t = 0開始以初速度V0沿水平地面向右滑 行，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F= 1N的作用，取g= 10 m/S2,向右為正方向，該起來(lái)，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖 象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說(shuō)法正確的是物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）卜 T- + T-F-I-T1 卜 T- +力也等于2 N，A對(duì)；t = 50 s時(shí)刻摩擦力達(dá)可求出空沙桶的重力可求出滑塊與小車之間的滑動(dòng)摩擦力 的大小可求出滑塊與小車之間的最大

7、靜摩擦 力的大小可判斷第50秒后小車做勻速直線運(yùn) 動(dòng)（滑塊仍在車上）解析t =0時(shí)刻，傳感器顯示拉力為2N,則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為 2此由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重受向左的滑動(dòng)摩擦力&二炒mg=2N 物體減速運(yùn) 動(dòng)，.速度為0 后靜止.二力乎It受向右的靜摩擦力每二FT N即學(xué)即練3如圖2-2- 15所示，把一重為G的物體，用一水平方向的推力F= kt (k為恒量，t為時(shí)間)壓在翌直 的足夠高的平整墻上，從t二0開始物體所受的摩擦力Ff 隨t的變化關(guān)系是下圖中的()解析物體在翌直方向上只受重力G和 摩擦 力Ff的作用.由于Ff從零開始均勻增大，開始 一段時(shí)間FvG,物體加速下滑；當(dāng)Ff二G時(shí)，物 體的速度達(dá)到最大值；之后FfG,物體向下做 減速運(yùn)動(dòng)，直至減速為零.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力為滑動(dòng)摩