摩擦力 省賽獲獎

課件編輯說明第4講摩擦力知識自查必備│考點(diǎn)互動探究│教師備用習(xí)題考試標(biāo)準(zhǔn)知識內(nèi)容考試要求說明摩擦力c1.不要求不在同一條直線上做相對運(yùn)動的滑動摩擦力問題.2.不要求引入靜摩擦因數(shù)知識自查必備【知識總覽】知識自查必備【辨別明理】(1)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢. (

)(2)受靜摩擦力作用的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài). (

)(3)受滑動摩擦力作用的物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài). (

)(4)接觸處有摩擦力作用時一定有彈力作用. (

)(5)接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直. (

)(6)兩物體接觸處的彈力增大時,靜摩擦力大小可能不變. (

)××√√√√考點(diǎn)互動探究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(yùn)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(shí)際運(yùn)動(對地運(yùn)動)方向相反,也可能與實(shí)際運(yùn)動方向相同,還可能與物體實(shí)際運(yùn)動方向成一定的夾角.考點(diǎn)一關(guān)于滑動摩擦力的分析與計算考點(diǎn)互動探究2.滑動摩擦力的大小(1)滑動摩擦力的大小可以用公式Ff=μFN計算.(2)結(jié)合研究對象的運(yùn)動狀態(tài)(靜止、勻速運(yùn)動或變速運(yùn)動),利用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律列方程求解.考點(diǎn)互動探究A例1[2019·塘棲中學(xué)月考]

如圖所示,A為長木板,在水平地面上以速度v1向右運(yùn)動,物塊B在木板A的上面以速度v2向右運(yùn)動.下列判斷正確的是(A、B間不光滑) (

)

A.若v1=v2,則A、B之間無滑動摩擦力B.若v1>v2,則A受到了B所施加的向右的滑動摩擦力C.若v1<v2,則B受到了A所施加的向右的滑動摩擦力D.若v1>v2,則B受到了A所施加的向左的滑動摩擦力考點(diǎn)互動探究[解析]當(dāng)v1=v2時,A、B之間無相對運(yùn)動,它們之間肯定沒有滑動摩擦力;當(dāng)v1>v2時,以B為參考系,A向右運(yùn)動,A受到B施加的向左的滑動摩擦力,B受到A施加的向右的滑動摩擦力;當(dāng)v1<v2時,以A為參考系,B向右運(yùn)動,B受到A施加的向左的滑動摩擦力,A受到B施加的向右的滑動摩擦力.考點(diǎn)互動探究變式題物塊M在靜止的傳送帶上勻速下滑時,傳送帶突然轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示,則傳送帶轉(zhuǎn)動后 (

)A.M將減速下滑

B.M仍勻速下滑C.M受到的摩擦力變小

D.M受到的摩擦力變大B[解析]傳送帶靜止不動時,物塊M勻速下滑,說明物塊M受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力,當(dāng)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時,物塊仍受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力,且大小不變,故M仍勻速下滑,B正確.考點(diǎn)互動探究應(yīng)用滑動摩擦力的決定式Ff=μFN時要注意以下幾點(diǎn):(1)μ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(guān);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(yùn)動速度和接觸面的面積均無關(guān);其方向一定與物體間相對運(yùn)動方向相反,與物體運(yùn)動(對地)的方向不一定相反.■要點(diǎn)總結(jié)考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)二關(guān)于靜摩擦力的分析與計算1.靜摩擦力的方向靜摩擦力的方向與接觸面相切,與物體間的相對運(yùn)動趨勢的方向相反,即與受力物體相對施力物體的運(yùn)動趨勢方向相反.常用的判斷靜摩擦力方向的方法主要有:(1)假設(shè)法(接觸面間不存在摩擦力時的相對運(yùn)動方向,即為物體的相對運(yùn)動趨勢方向);(2)利用牛頓運(yùn)動定律來判定.考點(diǎn)互動探究2.靜摩擦力的大小(1)兩物體間實(shí)際產(chǎn)生的靜摩擦力Ff在零和最大靜摩擦力Ffmax之間,即0<Ff≤Ffmax.最大靜摩擦力Ffmax是物體將要發(fā)生相對運(yùn)動(臨界狀態(tài))時的摩擦力,它的數(shù)值與正壓力FN成正比,在FN不變的情況下,最大靜摩擦力Ffmax略大于滑動摩擦力.在一般情況下,可近似認(rèn)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(yùn)動狀態(tài)進(jìn)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.考點(diǎn)互動探究例2[2019·諸暨中學(xué)月考]

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?fàn)顟B(tài),如圖所示,其中F1=10N,F2=2N.若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為 (

)

A.10N,方向向左B.6N,方向向右C.2N,方向向右D.0C考點(diǎn)互動探究[解析]當(dāng)木塊受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時,由平衡條件可知木塊所受的摩擦力的大小為8N,方向向左,故最大靜摩擦力Ffmax≥8N.當(dāng)撤去力F1后,F2=2N<Ffmax,木塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可知木塊所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變,且與作用在木塊上的F2等大反向,選項(xiàng)C正確.考點(diǎn)互動探究變式題如圖所示,原長為10cm、勁度系數(shù)為1000N/m的彈簧一端固定在傾角為30°的粗糙斜面底端,彈簧軸線與斜面平行,彈簧處于自然伸直狀態(tài),將重80N的物體A放在斜面上,放置物體A后,彈簧長度縮短為8cm.現(xiàn)用一彈簧測力計沿斜面向上拉物體,若物體與斜面間的最大靜摩擦力為25N,當(dāng)彈簧的長度仍為8cm時,彈簧測力計示數(shù)不可能為 (

)A.10N

B.20NC.40N

D.60ND考點(diǎn)互動探究[解析]當(dāng)物體受到的靜摩擦力方向沿斜面向下,且達(dá)到最大靜摩擦力時,彈簧測力計的示數(shù)最大,此時有F+kΔx=mgsinθ+Ffmax,解得F=45N,故彈簧測力計示數(shù)不能超過45N,選項(xiàng)D正確.考點(diǎn)互動探究(1)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(yùn)動的;(2)摩擦力阻礙的是物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢,不一定阻礙物體的運(yùn)動,即摩擦力不一定是阻力.■要點(diǎn)總結(jié)考點(diǎn)互動探究考點(diǎn)三關(guān)于摩擦力的綜合分析與計算關(guān)于摩擦力的綜合分析,我們重點(diǎn)研究摩擦力的突變問題.摩擦力發(fā)生突變的原因具有多樣性:可能是物體的受力情況發(fā)生變化,也可能是物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化,還可能是物體間的相對運(yùn)動形式發(fā)生了變化.因此要全面分析物體的受力情況和運(yùn)動狀態(tài),抓住摩擦力突變的原因,才能正確地處理此類問題.(1)靜摩擦力突變?yōu)榛瑒幽Σ亮?靜摩擦力達(dá)到最大值的狀態(tài)是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài).考點(diǎn)互動探究(2)滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力:滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運(yùn)動的物體之間,因此兩物體的速度達(dá)到相同時,滑動摩擦力要發(fā)生突變(變?yōu)榱慊蜃優(yōu)殪o摩擦力).(3)由一個靜摩擦力突變?yōu)榱硪粋€靜摩擦力:靜摩擦力是被動力,其大小、方向取決于物體間的相對運(yùn)動趨勢,而相對運(yùn)動趨勢取決于主動力,若主動力發(fā)生突變而物體仍然處于相對靜止?fàn)顟B(tài),則其靜摩擦力將由一個靜摩擦力突變?yōu)榱硪粋€靜摩擦力.考點(diǎn)互動探究例3長直木板的上表面的一端放有一個木塊,如圖所示,木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動,另一端不動(即木板與地面間的夾角α變大),則木塊受到的摩擦力Ff隨角度α變化的圖像符合實(shí)際的是圖中的 (

)C考點(diǎn)互動探究

考點(diǎn)互動探究變式題1如圖所示,斜面固定在地面上,傾角為θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8).質(zhì)量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行,斜面足夠長,滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8,則滑塊所受摩擦力Ff隨時間變化的圖像是圖4-8中的(取初速度v0的方向?yàn)檎较?g取10m/s2) (

)B考點(diǎn)互動探究[解析]滑塊上滑過程中受滑動摩擦力,由Ff=μFN,FN=mgcosθ,聯(lián)立得Ff=6.4N,方向沿斜面向下;當(dāng)滑塊的速度減為零后,由于重力的分力mgsinθ<μmgcosθ,滑塊將靜止,滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力,由平衡條件得Ff=mgsinθ=6N,方向沿斜面向上,故選項(xiàng)B正確.考點(diǎn)互動探究變式題2如圖所示,完全相同的A、B兩物體放在水平地面上,與水平地面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,每個物體重G=10N,設(shè)物體A、B與水平地面間的最大靜摩擦力均為Ffm=2.5N.現(xiàn)對A施加一個向右的由0均勻增大到6N的水平推力F,有四位同學(xué)將A物體所受到的摩擦力FfA隨水平推力F的變化情況在圖中表示出來,其中正確的是 (

)D考點(diǎn)互動探究[解析]推力F由0均勻增大到2.5N過程,A、B均未動,而FfA由0均勻增大到2.5N;推力F由2.5N增大到5N過程,FfA=2.5N;推力F由5N增大到6N過程,A相對地面滑動,FfA=μG=2N,D正確.考點(diǎn)互動探究■要點(diǎn)總結(jié)分析摩擦力突變問題的三點(diǎn)注意(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時,一般隱藏著臨界問題.有時,有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術(shù)語”,但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變,則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài).(2)靜摩擦力的大小、方向取決于物體間的相對運(yùn)動的趨勢,而且靜摩擦力存在最大值.存在靜摩擦力的系統(tǒng)中,相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值.(3)研究傳送帶問題時,物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運(yùn)動性質(zhì)的分界點(diǎn).教師備用習(xí)題1.(多選)如圖所示,皮帶運(yùn)輸機(jī)將物體勻速地送往高處,下列結(jié)論正確的是 (

)A.物體受到與運(yùn)動方向相同的摩擦力作用B.皮帶的速度越大,物體受到的摩擦力越大C.物體所受的摩擦力與皮帶的速度無關(guān)D.物體受到的靜摩擦力為物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)上升的動力ACD[解析]物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)一起上升的過程中,物體具有相對于皮帶下滑的趨勢,受到沿皮帶向上的摩擦力作用,是使物體向上運(yùn)動的動力,其大小等于物體重力沿皮帶向下的分力,與皮帶的速度大小無關(guān),故A、C、D正確,B錯誤.教師備用習(xí)題2.如圖所示,水平桌面上平放有一堆卡片,每一張卡片的質(zhì)量均為m.用手指以豎直向下的力壓第1張卡片,并以一定速度向右移動手指,確保第1張卡片與第2張卡片之間有相對滑動.設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,手指與第1張卡片之間的動摩擦因數(shù)為μ1,卡片之間、卡片與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為μ2,且有μ1>μ2,則下列說法正確的是 (

)A.任意兩張卡片之間均可能發(fā)生相對滑動B.上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左C.第1張卡片受到手指的摩擦力向左D.最下面那張卡片受到水平桌面的摩擦力向右B教師備用習(xí)題[解析]對第2張卡片分析,它對第3張卡片的壓力大小等于上面兩張卡片的重力及手指的壓力大小之和,最大靜摩擦力Ffm=μ2(2mg+F),而其受到第1張卡片的滑動摩擦力為Ff=μ2(mg+F)<Ffm,則第2張卡片與第3張卡片之間不發(fā)生相對滑動,同理,第3張到第54張卡片也不發(fā)生相對滑動,故A錯誤;根據(jù)題意,因上一張卡片相對下一張卡片要向右滑動或有向右滑動的趨勢,故上一張卡片受到下一張卡片的摩擦力一定向左,B正確;教師備用習(xí)題第1張卡片相對于手指的運(yùn)動趨勢方向與手指的運(yùn)動方向相反,則其受到手指的靜摩擦力與手指的運(yùn)動方向相同,即受到手指的摩擦力向右,C錯誤;對53張卡片(除第1張卡片外)研究,其處于靜止?fàn)顟B(tài),水平方向受到第1張卡片的滑動摩擦力,方向與手指的運(yùn)動方向相同,則根據(jù)平衡條件可知,第54張卡片受到桌面的摩擦力方向與手指的運(yùn)動方向相反,即水平向左,D錯誤.教師備用習(xí)題3.如圖所示,一物塊開始時靜止在粗糙的傾角為θ的固定斜面上.從某時刻開始,物塊受到一方向不變、大小從零均勻增大、與斜面平行的拉力作用.假設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.以Ff表示物塊所受摩擦力的大小,F表示拉力的大小.能正確描述Ff與F之間的關(guān)系的圖像可能是圖中的 (

)