摩擦力受力分析课件

1产生：产生：两两个相互接触的物体，有个相互接触的物体，有 时产生的摩擦力生的摩擦力2作用效果：作用效果：总总是起着阻碍物体是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相相互接触且互接触且 ；有有 ；相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势挤压挤压相对运动趋势相对运动趋势接触面粗糙接触面粗糙 摩擦力摩擦力 受力分析受力分析1产生：两个相互接触的物体，有 受静摩擦力作用的物体一定静止吗受静摩擦力作用的物体一定静止吗？提示：提示：受受静摩力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动静摩力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动4大小：大小：随随外力的外力的变化而化而变化，大小在零和最大静摩擦力之化，大小在零和最大静摩擦力之间5方向：方向：与与接触面相切，且接触面相切，且总是与物体的是与物体的 方向相反方向相反6最大静摩擦力：最大静摩擦力：静静摩擦力的最大摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力，叫做最大静摩擦力相对运动趋势相对运动趋势 受静摩擦力作用的物体一1.物物体受到静摩擦力体受到静摩擦力时，物体不一定是静止的，也可能，物体不一定是静止的，也可能是运是运动的，但一定是相的，但一定是相对静止的如静止的如图221所示，所示，物体随物体随传送送带一起以速度一起以速度v向上运向上运动，物体相，物体相对传送送带静止物体静止物体虽然运然运动受到的却是静摩擦力受到的却是静摩擦力2其其大大小小、方方向向都都跟跟产生生相相对运运动趋势的的外外力力密密切切相相关关，但但跟跟接接触触面面相相互互间压力力FN无无直直接接关关系系因因而而静静摩摩擦擦力力具具有有大大小小、方方向向的的可可变性性，变化化性性强强是是它它的的特特点点，其其大大小小只只能能依依据据物物体体的的运运动状状态进行行计算算，若若为平平衡衡态，静静摩摩擦擦力力将将由由平平衡衡条条件建立方程求解；若件建立方程求解；若为非平衡非平衡态，可由，可由动力学力学规律建立方程求解律建立方程求解图图2211.物体受到静摩擦力时，物体不一定是静止的，也可能图223最最大大静静摩摩擦擦力力Ffm是是物物体体将将要要发生生相相对滑滑动这一一临界界状状态时的的摩摩擦擦力力，它它的的数数值与与FN成成正正比比，在在FN不不变的的情情况况下下，滑滑动摩摩擦擦力力略略小小于于Ffm，而而静静摩摩擦擦力力可可在在0Ffm间变化化3最大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的1.如如图222所示，物体所示，物体m静止于静止于倾角角为的斜面上，的斜面上，现用垂直于斜面的推力用垂直于斜面的推力Fkt(k为比例常量、比例常量、t为时间)作用在物体上从作用在物体上从t0开始，物体所受摩擦力开始，物体所受摩擦力f随随时间t的的变化关系是化关系是()图图2221.如图222所示，物体m静止于倾角为的斜面上，现用解解析析：物物体体原原来来就就静静止止在在斜斜面面上上，所所受受合合力力为为零零，施施加加推推力力F，使使物物体体对对斜斜面面的的压压力力增增大大，沿沿斜斜面面方方向向上上的的力力没没有有变变化化，合合力力仍仍为为零零，即即静静摩摩擦擦力力等等于于物体的重力沿斜面向下的分力，物体的重力沿斜面向下的分力，D正确正确答案：答案：D解析：物体原来就静止在斜面上，所受合力为零，施加推力F，使1产生：产生：两个相互接触的物体发生两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力时产生的摩擦力2作用效果：作用效果：总总是起着阻碍物体是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相相互接触且互接触且 ；有有 运运动；4大小：大小：滑滑动摩擦力大小与摩擦力大小与 成正比，即：成正比，即：Ff .5方向：方向：跟跟接触面相切，并跟物体接触面相切，并跟物体 相反相反相对运动相对运动相对运动相对运动挤压挤压相对相对接触面粗糙接触面粗糙压力压力FN相对运动方向相对运动方向要正确理解摩擦力产生条件中要正确理解摩擦力产生条件中“相对相对”的含义：的含义：“相对相对”既不是对既不是对“地地”，也不是对，也不是对“观察者观察者”，“相对相对”的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，分析另一的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，分析另一个物体相对于参考系的运动个物体相对于参考系的运动1产生：两个相互接触的物体发生 对对FfFN的理解的理解(1)将将Ff/FN定定义为动摩摩擦擦因因数数，即即Ff/FN，只只与与接接触触面面的的粗粗糙糙程程度度、接接触触面面的的材料有关，与接触面材料有关，与接触面积和接触面上受力、运和接触面上受力、运动状状态无关无关(2)“FfFN”中中FN“并并不不总是是等等于于物物体体的的重重力力”，是是易易错点点，例例如如，质量量为m的的物物块沿沿倾角角为的的斜斜面面下下滑滑，则压力力大大小小FNmgcos，只只有有物物体体置置于于水水平平接接触触面面上上且在且在竖直方向上直方向上处于平衡状于平衡状态时，才有，才有FNmg成立成立对FfFN的理解2.(2010田家炳实验中学模拟田家炳实验中学模拟)某某同学在探究摩擦力的同学在探究摩擦力的实验中采用了如中采用了如图223所示的操作，将一个所示的操作，将一个长方体木方体木块放在水平桌面上，然后用一个力放在水平桌面上，然后用一个力传感器感器对木木块施加一个水平拉力施加一个水平拉力F，并用另外一个，并用另外一个传感器感器对木木块的运的运动状状态进行行监测，表中，表中是她是她记录的的实验数据木数据木块的重力的重力为10.00 N，重力加速度，重力加速度g9.80 m/s2，根据，根据表格中的数据回答下列表格中的数据回答下列问题(答案保留答案保留3位有效数字位有效数字)：图图2232.(2010田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验次数次数运运动状状态水平拉力水平拉力F/N1静止静止3.622静止静止4.003匀速匀速4.014匀加速匀加速5.015匀加速匀加速5.49(1)木木块与桌面与桌面间的最大静摩擦力的最大静摩擦力Ffm_ N；(2)木木块与桌面与桌面间的的动摩擦因数摩擦因数_；(3)木木块匀加速运匀加速运动时受到的摩擦力受到的摩擦力Ff_ N.实验次数运动状态水平拉力F/N1静止3.622静止4.003解析：解析：(1)木块木块匀速运动时的滑动摩擦力为匀速运动时的滑动摩擦力为4.01 N，因此最大静摩擦力因此最大静摩擦力Ffm一定大于一定大于4.01 N.(2)由由Ffmg得：得：0.401.(3)木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，故故Ff4.01 N.答案：答案：(1)4.01(2)0.401(3)4.01解析：(1)木块匀速运动时的滑动摩擦力为4.01 N，1概念：概念：把把研究研究对象象(指定物体指定物体)在指定的物理在指定的物理环境中受到的所有力都分析出境中受到的所有力都分析出 来，并画出物体所受力的来，并画出物体所受力的 ，这个个过程就是受力分析程就是受力分析2受力分析的一般顺序受力分析的一般顺序先先分析分析 ，再分析，再分析 (弹力、摩擦力力、摩擦力)，最后分析其他力，最后分析其他力(电磁力、浮力等磁力、浮力等)示意图示意图重力重力接触力接触力1概念：把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有对物体受力分析时应注意以下几点对物体受力分析时应注意以下几点(1)不不要把研究要把研究对象所受的力与它象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆；其他物体的作用力相混淆；(2)对于作用在物体上的每一个力，都必于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来源，不能无中生有；明确它的来源，不能无中生有；(3)分析的是物体受到哪些分析的是物体受到哪些“性性质力力”(按性按性质分分类的力的力)，不能把不能把“效果力效果力”与与“性性质力力”混淆重复分析混淆重复分析假设法是受力分析有效的辅助方法当不容易确定某力的有无或方向时，可先假设法是受力分析有效的辅助方法当不容易确定某力的有无或方向时，可先假设该力有或无假设该力有或无(或方向或方向)，看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果，看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果对物体受力分析时应注意以下几点【例【例1】如如图224所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面上，一物体恰能在斜面体所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面上，一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑，可以上沿斜面匀速下滑，可以证明此明此时斜面不受地面的摩擦力作用若沿平行于斜面斜面不受地面的摩擦力作用若沿平行于斜面的方向用力的方向用力F向下推此物体，使物体加速下滑，斜面体依然和地面保持相向下推此物体，使物体加速下滑，斜面体依然和地面保持相对静止，静止，则斜面体受地面的摩擦力斜面体受地面的摩擦力()A大小大小为零零 B方向水平向右方向水平向右C方向水平向左方向水平向左 D大小和方向无法判断大小和方向无法判断图图224【例1】如图224所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面上，解解析析：物物体体由由斜斜面面上上匀匀速速下下滑滑时时，斜斜面面体体对对物物体体的的作作用用力力与与物物体体的的重重力力等等大大反反向向，因因此此斜斜面面体体对对物物块块的的作作用用力力竖竖直直向向上上，根根据据物物体体间间相相对对作作用用，物物体体对对斜斜面面体体的的作作用用力力竖竖直直向向下下；若若沿沿平平行行于于斜斜面面的的方方向向用用力力F向向下下推推此此物物体体，使使物物体体加加速速下下滑滑，物物体体对对斜斜面面体体的的作作用用力力大大小小方方向向不不变变，因因此此地地面面对对斜斜面面体体的的摩摩擦擦力力仍仍然然为为零零，A正确正确答案：答案：A解析：物体由斜面上匀速下滑时，斜面体对物体的作用力与物体的重静摩擦力方向的判断方法静摩擦力方向的判断方法1假假设法法静摩擦力方向的判断方法2状状态法法：根根据据二二力力平平衡衡条条件件、牛牛顿第第二二定定律律或或牛牛顿第第三三定定律律，可可以以判判断断静静摩摩擦擦力力的的方方向向假假如如用用一一水水平平力力推推桌桌子子，若若桌桌子子在在水水平平地地面面上上静静止止不不动，这时地地面面会会对桌桌子子施施一一静静摩摩擦擦力力根根据据二二力力平平衡衡条条件件可可知知，该静静摩摩擦擦力力的的方方向向与与推推力力的的方向相反，加速状方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定第二定律确定3利利用用牛牛顿第第三三定定律律(即即作作用用力力与与反反作作用用力力的的关关系系)来来判判断断此此法法关关键是是抓抓住住“力力是是成成对出出现的的”，先先确确定定受受力力较少少的的物物体体受受到到的的静静摩摩擦擦力力方方向向，再再根根据据“反反向向”确确定定另一物体受到的静摩擦力另一物体受到的静摩擦力2状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可11如如图225所示，一个木所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今放在固定的粗糙斜面上，今对木木块施一个既与施一个既与斜面底斜面底边平行又与斜面平行的推力平行又与斜面平行的推力F，木，木块处于静止状于静止状态，如将力，如将力F撤消，撤消，则木木块()A仍保持静止仍保持静止 B将沿斜面下滑将沿斜面下滑C受到的摩擦力大小不受到的摩擦力大小不变 D受受到的摩擦力方向不到的摩擦力方向不变 图图22511如图225所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今对解析：解析：有有力力F作用时，木块在斜面内的受力如图，且作用时，木块在斜面内的受力如图，且Ff 当当撤撤去去力力F后后，木木块块只只受受mgsin和和Ff，且且FfFf，故故仍仍静静止止，摩摩擦擦力力的的方方向向变为沿斜面向上变为沿斜面向上答案：答案：A解析：有力F作用时，木块在斜面内的受力如图，且Ff 【例【例2】一一质量不量不计的的弹簧原簧原长为10 cm，一端固定于，一端固定于质量量m2 kg的物体上，另一的物体上，另一端施一水平拉力端施一水平拉力F.(g10 m/s2)(1)若物体与水平面若物体与水平面间的的动摩擦因数摩擦因数为0.2，当当弹簧拉簧拉长12 cm时，物体恰好匀速运，物体恰好匀速运动，弹簧的簧的劲度系数多大？度系数多大？(2)若将若将弹簧拉簧拉长11 cm时，物体所受到的摩擦力大小，物体所受到的摩擦力大小为多少？多少？(3)若将若将弹簧拉簧拉长13 cm时，物体所受的摩擦力大小，物体所受的摩擦力大小为多少？多少？(设最大静摩擦力与滑最大静摩擦力与滑动摩擦力相等摩擦力相等)图图226【例2】一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m解析：解析：(1)物物体匀速前进时，体匀速前进时，k(xx0)mg则则k 200 N/m(2)F1k(x1x0)200(0.110.10)2 N最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力fm0.22104 N故物体没动，所受静摩擦力故物体没动，所受静摩擦力f1F12 N.(3)弹簧弹力弹簧弹力F2k(x2x0)200(0.130.10)6 N.物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为f2FNmg0.22104 N.答案：答案：(1)200 N/m(2)2 N(3)4 N解析：(1)物体匀速前进时，k(xx0)mg摩摩擦擦力力大大小小的的计计算算方方法法：在在计计算算摩摩擦擦力力的的大大小小之之前前，必必须须首首先先分分析析物物体体的的运运动动情情况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦(1)滑动摩擦力的计算方法：滑动摩擦力的计算方法：可可用用FfFN计计算算最最关关键键的的是是对对相相互互挤挤压压力力FN的的分分析析，并并不不总总是是等等于于物物体体的的重重力，它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关力，它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关(2)静摩擦力的计算方法静摩擦力的计算方法一一般般应应根根据据物物体体的的运运动动情情况况(静静止止、匀匀速速运运动动或或加加速速运运动动)，利利用用平平衡衡条条件件或或牛牛顿顿运动定律列方程求解运动定律列方程求解摩擦力大小的计算方法：在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物21 如如图227所示，所示，质量分量分别为m和和M两物体两物体P和和Q叠放在叠放在倾角角为的斜面上，的斜面上，P、Q之之间的的动摩擦因数摩擦因数为1，Q与斜面与斜面间的的动摩擦因数摩擦因数为2.当它当它们从静止开从静止开始沿斜面滑下始沿斜面滑下时，两物体始，两物体始终保持相保持相对静止，静止，则物体物体P受到的摩擦力大小受到的摩擦力大小为()A0 B1mgcosC2mgcos D(12)mgcos图图22721 如图227所示，质量分别为m和M两物体P和Q叠解析：解析：当当物体物体P和和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度一起沿斜面加速下滑时，其加速度agsin2gcos因为因为P和和Q相对静止，所以相对静止，所以P和和Q之间的摩擦力为静摩擦力之间的摩擦力为静摩擦力对物体对物体P应用牛顿第二定律得应用牛顿第二定律得mgsin Ffma所以所以Ff2mgcos，故选，故选C.答案：答案：C解析：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度agsin【例【例3】如如图228所示，物体所示，物体A靠在靠在竖直直墙面上，在力面上，在力F作用下，作用下，A、B保持静保持静止物体止物体B的受力个数的受力个数为()A2 B3 C4 D5图图228【例3】如图228所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用解解析析：以以A为为研研究究对对象象，受受力力情情况况如如下下图图甲甲所所示示，此此时时，墙墙对对物物体体A没没有有支支持力持力(此结论可利用整体法得出此结论可利用整体法得出)再再以以B为为研研究究对对象象，结结合合牛牛顿顿第第三三定定律律，其其受受力力情情况况如如上上图图乙乙所所示示，即即要要保保持持物物体体B平平衡衡，B应应受受到到重重力力、压压力力、摩摩擦擦力力、力力F四四个个力力的的作作用用，正正确确选选项项为为C.答案：答案：C解析：以A为研究对象，受力情况如下图甲所示，此时，墙对物体A(1)若物体若物体A被固定在墙上，其他条件不变，则物体被固定在墙上，其他条件不变，则物体B可能受几个力的作用可能受几个力的作用(2)若将力若将力F改为水平向左的力作用在物体改为水平向左的力作用在物体B上上，其他条件不变其他条件不变，则物体则物体A、B分别受几个力的作用分别受几个力的作用解析：解析：(1)若若A被固定在墙上，则被固定在墙上，则B可能只受重力和力可能只受重力和力F两个力的作用，两个力的作用，也可能受到重力、力也可能受到重力、力F、A对对B的压力、的压力、A对对B的摩擦力四个力的作用的摩擦力四个力的作用(2)把把A、B作为一个整体受力情况如图甲所示，即整体受到重力、力作为一个整体受力情况如图甲所示，即整体受到重力、力F、墙对整体的压力和摩擦力四个力的作用墙对整体的压力和摩擦力四个力的作用(1)若物体A被固定在墙上，其他条件不变，则物体B可能受几个以以B为为研研究究对对象象，受受力力情情况况如如图图乙乙所所示示，即即B受受到到重重力力、力力F、A对对B的的压压力力和和摩摩擦力四个力的作用擦力四个力的作用以以A为为研研究究对对象象，受受力力情情况况如如上上图图丙丙所所示示，即即A受受到到重重力力、墙墙对对A的的弹弹力力和和摩摩擦擦力力、B对对A的支持力和摩擦力共五个力的作用的支持力和摩擦力共五个力的作用答案：答案：(1)2个个或或4个个(2)5个个4个个以B为研究对象，受力情况如图乙所示，即B受到重力、力F、A对受力分析的步骤受力分析的步骤受力分析的步骤31 如如图229所示，所示，倾斜天花板平面与斜天花板平面与竖直方向直方向夹角角为，推力，推力F垂直天花板垂直天花板平面作用在木平面作用在木块上，使其上，使其处于静止状于静止状态，则()A木木块一定受三个力作用一定受三个力作用 B天花板天花板对木木块的的弹力力FNFC木木块受的静摩擦力等于受的静摩擦力等于mgcosD木木块受的静摩擦力等于受的静摩擦力等于mg/cos图图229解析：解析：把把木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解：木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解：mgcosFf ，mgsinFNF.所以木块一定受四个力作用，天花板对木块的弹力所以木块一定受四个力作用，天花板对木块的弹力FNF，因此，因此A、B、D错误，错误，C正确正确答案：答案：C31 如图229所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为如图如图2210所示，位于水平桌面上的物块所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相相连，从滑轮到连，从滑轮到P和到和到Q的两段绳都是水平的已知的两段绳都是水平的已知Q与与P之间以及之间以及P与桌面之间的与桌面之间的动摩擦因数都是动摩擦因数都是，两物块的质量都是，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力若用一水平向右的力F拉拉P使它做匀速直线运动，求使它做匀速直线运动，求F的大小的大小.图图2210如图2210所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的【考卷实录】【考卷实录】【考卷实录】【教师点评】【教师点评】错误之处：错误之处：对对物物块P的受力分析不全面的受力分析不全面缺少方程缺少方程FfFN.解答中解答中式研究式研究对象不明确象不明确错因剖析：错因剖析：平平时没有养成按一定没有养成按一定顺序分析受力的序分析受力的习惯，造成造成对物体受力分析不全面物体受力分析不全面处理理连接体接体问题，没能明确各研究，没能明确各研究对象、得分方程不全，造成象、得分方程不全，造成错误【教师点评】错误之处：对物块P的受力分析不全面思路突破：思路突破：正确解答：正确解答：对对Q受力分析如右图所示受力分析如右图所示由平衡条件得：由平衡条件得：F1Ff1mg对对P受力分析如右下图所示受力分析如右下图所示思路突破：正确解答：对Q受力分析如右图所示由平衡条件知：由平衡条件知：FF2Ff1Ff2，Ff2FN2mg由牛顿第三定律知：由牛顿第三定律知：F1F2mg，Ff1Ff1mg代入得：代入得：F4mg由平衡条件知：【题后反思】【题后反思】对对于有关摩擦力的问题，两个相接触的物体间相对运动方向的判断是典型的于有关摩擦力的问题，两个相接触的物体间相对运动方向的判断是典型的易错环节，处理问题时，一是注意区分滑动摩擦力与静摩擦力以及摩擦力的易错环节，处理问题时，一是注意区分滑动摩擦力与静摩擦力以及摩擦力的方向，二是注意滑动摩擦力的计算公式方向，二是注意滑动摩擦力的计算公式fFN，特别是需要注意对产生滑动，特别是需要注意对产生滑动摩擦力的两个物体之间的正压力摩擦力的两个物体之间的正压力FN的分析，不要草率地认为正压力的分析，不要草率地认为正压力FN的大小的大小就是某个物体的重力就是某个物体的重力.【题后反思】对于有关摩擦力的问题，两个相接触的物体间相对运动