高中物理 4.3 摩擦力课件2 鲁科版必修1.ppt

第三节摩擦力 一 对摩擦力及产生条件的理解 1 静止的物体可能受到滑动摩擦力 运动的物体可能受到静摩擦力 2 摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同 也可以与物体的运动方向相反 3 摩擦力可以是阻力也可以是动力 典例1 2011 广州高一检测 关于摩擦力 下列说法正确的是A 只要两个物体接触且有相对运动 这两个物体之间就一定有摩擦力B 摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反C 静止的物体一定受到静摩擦力 运动的物体一定受到滑动摩擦力D 摩擦力一定阻碍物体的相对运动或相对运动趋势 解题指导 解答本题时应把握以下两点 1 产生摩擦力的三个条件 2 摩擦力的方向及作用效果 标准解答 选D 产生摩擦力的条件是 两物体相互接触且有弹力 接触面粗糙 有相对运动或相对运动趋势 三者缺一不可 A错误 摩擦力的方向与物体相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 故摩擦力一定阻碍物体的相对运动 或相对运动趋势 B错误 D正确 静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动 可能受滑动摩擦力作用 运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势 也可能受到静摩擦力作用 C错误 变式训练 2011 上海大学附中高一检测 关于摩擦力 下列说法正确的是 A 只要有弹力存在 摩擦力一定存在B 滑动摩擦力的方向一定跟物体的运动方向相反C 静摩擦力的方向一定跟物体间相对运动趋势的方向相反D 摩擦力一定是阻力 解析 选C 根据摩擦力产生的条件可知 两物体间有摩擦力 一定有弹力 但反之有弹力不一定有摩擦力 A错误 滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反 不是与运动方向相反 B错误 静摩擦力的方向一定跟物体间相对滑动趋势的方向相反 C正确 摩擦力可以是阻力也可以是动力 D错误 二 静摩擦力的有无及方向判断 1 静摩擦力有无的判断 1 条件判断法 接触面之间有压力 粗糙且有相对运动趋势 2 假设法 假设两物体间无静摩擦力 看物体是否相对滑动 如果物体改变原来的运动状态 则两物体之间存在静摩擦力 如果物体的运动状态不变 则两物体之间不存在静摩擦力 2 静摩擦力的方向判断 1 静摩擦力的方向与物体相对运动的趋势方向相反 2 若物体处于平衡状态 根据二力平衡条件判断静摩擦力的大小及方向 判断摩擦力的方向时 关键是判断物体间相对运动或相对运动趋势的方向 典例2 如图所示 A B两物块竖直叠放在水平面上 现用水平力F拉B物块 两物块均静止 那么物块A和B是否受静摩擦力作用呢 解题指导 A B之间的静摩擦力可用假设法判断 B与地面之间的静摩擦力可根据二力平衡条件判断 标准解答 本题可以用假设法判断 假设A受到静摩擦力作用 该摩擦力方向一定与接触面相切 即沿水平方向 根据力的作用效果知 A物块在摩擦力作用下不可能处于静止状态 因此与题意是相矛盾的 故A物块不受静摩擦力作用 再对B进行分析 B受到方向向右的拉力F作用 处于平衡状态 由二力平衡条件知B一定受到地面产生的方向向左的静摩擦力作用 规律方法 摩擦力有无的判断技巧 1 判断滑动摩擦力和静摩擦力的有无关键是看物体间是否有相对运动或相对运动趋势 2 判断摩擦力的方向时弄清物体间相对运动或相对运动趋势的方向是关键 相对运动 或相对运动趋势 是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动 或运动趋势 不一定是相对地面的运动 或运动趋势 3 摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势 并非一定阻碍物体的运动 互动探究 若力F作用在A上且两物块仍静止 试分析A B受摩擦力的情况 解析 对于A物块 假设A B之间接触面光滑 在力F作用下 不可能保持静止状态 将会向右运动 故A相对B有向右运动的趋势 所以物块A受到物块B对它向左的静摩擦力作用 对于B物块 由于B给A一个向左的静摩擦力作用 根据力的相互性 A物块将给B物块一个向右的静摩擦力作用 假设B与地面间光滑 B物块将在此静摩擦力作用下向右运动而不可能处于静止状态 因此B物块受到地面对它向左的静摩擦力作用 综上分析 A物块受到B物块对它向左的静摩擦力作用 B物块受到A物块和地面对它的两个静摩擦力作用 答案 见解析 三 摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力的大小 1 公式法 根据公式f N计算 正压力N是物体与接触面间的压力 不一定等于物体的重力 N的大小根据受力情况确定 动摩擦因数 与材料和接触面的粗糙程度有关 而与物体间的压力 接触面的大小无关 2 二力平衡法物体处于平衡状态 匀速运动或静止 时 根据二力平衡条件求解 2 静摩擦力的大小 1 大小 0 f fmax 2 计算 根据受力情况和二力平衡条件确定 大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力 3 最大静摩擦力fmax 0N 0为最大静摩擦因数 1 滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关 与接触面的大小无关 2 最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力 一般情况下 为分析问题方便 可认为二者相等 3 静摩擦力可在0 fmax之间变化 不能用公式f N计算 且静摩擦力与正压力无关 典例3 如图所示 一轻质弹簧的劲度系数为500N m 一端固定于质量为10kg的物体A上 通过该轻质弹簧用一水平力F拉物体 取重力加速度g 10m s2 1 当F1 1N时 物体未动 则此时物体所受摩擦力多大 2 当弹簧的伸长量为4cm时 物体恰好在水平面上做匀速直线运动 求物体与水平面间的动摩擦因数 3 当弹簧的伸长量为6cm时 物体受到的摩擦力为多大 解题指导 分析物体所受摩擦力时 应首先确定摩擦力的性质 静摩擦力根据二力平衡f F计算 滑动摩擦力根据f mg计算 标准解答 1 当F1 1N时 物体未动 物体受静摩擦力 由二力平衡知f1 F1 1N 2 对物体受力分析知F2 kx f2 N mg又物体做匀速直线运动 所以F2 f2 3 物体受滑动摩擦力f3 N mg 0 2 10 10N 20N答案 1 1N 2 0 2 3 20N 互动探究 1 若物体在运动过程中突然撤去弹簧 而物体在水平面上继续滑行 则物体所受摩擦力多大 2 若在物体A上再加一质量为m 2kg的物体B 当A B一起沿水平面匀速运动时 弹簧的弹力多大 解析 1 撤掉弹簧后物体仍滑动 物体受到地面的滑动摩擦力不变 即f 20N 2 由平衡条件得F m m g 0 2 10 2 10N 24N答案 1 20N 2 24N 变式备选 2011 佛山高一检测 如图所示 质量为m的木块在质量为M的木板上向左滑行 木板与地面间动摩擦因数为 1 木块与木板间的动摩擦因数为 2 木板一直静止 那么木板受地面的摩擦力大小为 A 1MgB 2mgC 1 m M gD 1Mg 2mg 解析 选B 当m向左滑行时受到的摩擦力f 2mg 方向向右 同时m给M一个大小也为f 方向向左的摩擦力作用 在整个过程中 M处于静止状态 所以地面对木板的摩擦力大小也为f 2mg 方向向右 故B正确 典例 如图所示是传送带示意图 O1是主动轮 O2是从动轮 两轮水平放置 当主动轮顺时针匀速转动时 重10N的物体同传送带一起运动 若物体与传送带间最大静摩擦力为5N 则物体所受传送带的摩擦力的大小和图中传送带上P Q两处所受的摩擦力的方向是A 5N 向下 向下B 0 向下 向上C 0 向上 向上D 0 向下 向下 解题指导 主动轮相对传送带向前滑 从动轮相对传送带向后滑 标准解答 选D 物体在传送带上做匀速运动 水平方向不受外力 摩擦力为0 主动轮在P点相对传送带有向下的运动趋势 传送带给它的摩擦力方向是向上的 它对传送带则施加方向向下的摩擦力 传送带在Q点相对从动轮有向上运动的趋势 从动轮则对传送带有方向向下的摩擦力 综上所述 D选项正确 对摩擦力的理解不全面导致错解如图所示 三个物体质量相同 与水平地面间的动摩擦因数也相同 分别受到大小相同的力F1 F2 F3作用 其中F1 F2与水平面的夹角相同 已知甲 乙 丙都没有离开地面 则它们受到的摩擦力大小的关系是A 一定是甲最大B 一定是乙最大C 一定是丙最大D 甲 乙所受摩擦力大小可能相同 正确解答 从题意无法判定三个物体所受摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 若甲 乙 丙都与地面发生了相对滑动 根据滑动摩擦力公式f N 摩擦力大小取决于它们与水平面间正压力的大小 显然乙受到的摩擦力最大 若甲 乙 丙与地面都没有发生相对滑动 则它们受到的摩擦力跟使物体产生相对运动趋势的外力大小相等 显然丙受到的摩擦力最大 这时甲 乙受到的摩擦力大小可能相等 所以选项D正确 正确答案 D 易错分析 本题易错选B项 易错选B项的原因是误认为物体一定在水平面上滑动 根据f 得出当压力最大时摩擦力最大 但实际上题中并没有指出物体发生滑动 1 关于摩擦力的方向 下列说法中不正确的是 A 滑动摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反B 静摩擦力的方向可能和物体运动的方向相同C 物体所受的摩擦力方向总是和接触面相切D 两物体间摩擦力的方向和压力方向一定互相垂直 解析 选A 摩擦力的方向总是和接触面相切 并跟物体相对运动或相对运动趋势的方向相反 可能和物体运动的方向相同 也可能相反 故A错误 B C正确 弹力方向垂直于接触面 摩擦力方向平行于接触面 二力一定垂直 D正确 2 关于弹力和摩擦力 下列说法中正确的是 A 物体间有弹力作用 并有相对运动 就一定有摩擦力B 物体受到摩擦力作用时 它一定受到弹力作用C 两物体间的摩擦力大小与它们间的弹力大小无关D 物体间的摩擦力大小跟接触面积有关 解析 选B 物体间有弹力说明它们接触挤压 但因不知接触面是否粗糙 故虽有相对运动 也不一定有摩擦力 物体受摩擦力作用时一定受到弹力作用 A错误 B正确 静摩擦力大小与所受弹力无关 滑动摩擦力大小与弹力和动摩擦因数有关 二者均与接触面积无关 C D错误 3 2011 台州高一检测 如图甲所示 小孩用80N的水平力推木箱不动 木箱此时受到的摩擦力大小为f1 乙图中 小孩用100N的水平力恰能推动木箱 此时木箱与地面间的摩擦力大小为f2 丙图中 小孩把木箱推动了 此时木箱与地面间摩擦力大小为f3 若木箱对地面的压力大小为200N 木箱与地面间动摩擦因数为 0 45 则f1 f2 f3的大小分别为 A 80N 100N 90NB 80N 100N 45NC 80N 80N 90ND 0 80N 45N 解析 选A 如题图甲所示 木箱此时受静摩擦力大小为f1 F 80N 乙图中 恰能推动木箱 此时木箱与地面间的摩擦力是最大静摩擦力 大小为f2 100N 丙图中 木箱受滑动摩擦力 大小为f3 N 0 45 200N 90N 故A正确 4 重庆打黑风暴 特警队员起了重要作用 在一次日常训练中 队员用双手握住一根固定的竖直铁杆 他匀速向上爬时受到的摩擦力为f上 他匀速下滑时受到的摩擦力为f下 则 A f上方向向上 f下方向向下 f上 f下B f上方向向下 f下方向向上 f上 f下C f上方向向上 f下方向向上 f上 f下D f上方向向上 f下方向向下 f上 f下 解析 选C 当特警队员向上爬时 手和铁杆之间没有相对滑动 在重力的作用下 身体有向下的相对运动趋势 此时队员受静摩擦力 方向向上 大小和重力相等 当队员匀速下滑时铁杆给手的摩擦力方向向上 大小和重力相等 故C正确 5 马拉着自重600N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动 马需用水平拉力18N 若在雪橇上载货500kg 马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动 雪橇和冰面间的动摩擦因数为多大 g取10N kg 解析 雪橇做匀速直线运动F1 f1 又f1 N1 N1 G1 600N得 f1N1 0 03在雪橇上载货500kg后 N2 G1 m2g 600N 500 10N 5600N则f2 N2 0 03 5600N 168N水平拉力F2 f2 168N答案 168N0 03