与名师对话·高三课标版物理2-2摩擦力.ppt

相对运动趋势 相对运动趋势 挤压 相对运动趋势 接触面粗糙 最大静摩擦力 相对运动趋势 1 静摩擦力大小 方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关 但跟接触面相互间压力FN无直接关系 因而静摩擦力具有大小 方向的可变性 变化性强是它的特点 其大小只能依据物体的运动状态进行计算 若为平衡态 静摩擦力将由平衡条件建立方程求解 若为非平衡态 可由动力学规律建立方程求解 2 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摩擦力 它的数值与FN成正比 在FN不变的情况下 滑动摩擦力略小于Ffm 而静摩擦力可在0 Ffm间变化 思考1受静摩擦力的物体一定静止吗 举例说明 提示 物体是否受到静摩擦力 与物体处于静止还是运动状态没有关系 关键是物体是否相对于与其接触的物体静止 例如 皮带传送机把货物运往高处 货物是运动的 但相对皮带没有滑动 受到的是静摩擦力 其实 生活中很多运动的物体都受到静摩擦力的作用 如一个人端着一杯水走路 杯子所受手的摩擦力 人走路时所受地面的摩擦力 站在启动的火车上的人所受车厢底板的摩擦力 拔河比赛时所受绳子的摩擦力等 都是静摩擦力 你还能举出更多的例子吗 相对运动 相对运动 挤压 相对运动 接触面粗糙 压力 FN 相对运动 1 滑动摩擦力的大小用公式Ff FN来计算 应用此公式时要注意以下几点 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 FN为两接触面间的正压力 其大小不一定等于物体的重力 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面的大小也无关 2 物体受到滑动摩擦力时 物体不一定是运动的 也可能是静止的 但一定发生了相对运动 3 滑动摩擦力一定与相对运动的方向相反 一定阻碍物体的相对运动 并不是说一定与物体运动的方向相反 即不一定阻碍物体的运动 滑动摩擦力可以作动力 对物体做正功 也可以作阻力 对物体做负功 受滑动摩擦力的物体如果没有发生位移 滑动摩擦力对物体不做功 思考2怎样正确理解摩擦力产生条件中 相对 的含义 提示 相对 既不是对 地 也不是对 观察者 相对 的是跟它接触的物体 即把其中一个物体作参考系 分析另一个物体相对于参考系的运动 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 可以判断静摩擦力的方向 假如用一水平力推桌子 若桌子在水平地面上静止不动 这时地面会对桌子施一静摩擦力 根据二力平衡条件可知 该静摩擦力的方向与推力的方向相反 加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定 3 利用牛顿第三定律 即作用力与反作用力的关系 来判断 此法关键是抓住 力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力 A 汽车一定向右做加速运动B 汽车也可能向左运动C m1除受到重力 底板的支持力作用外 还一定受到向右的摩擦力作用D m1除受到重力 底板的支持力作用外 还可能受到向左的摩擦力作用 思路启迪 根据m的受力情况得出汽车的加速度方向 但不能得出运动方向 m1受到底板的摩擦力的方向可用 假设法 或 牛顿第二定律 分析得出 尝试解答 因小球受到竖直向下的重力和斜向右上的绳的拉力作用 因此 合力一定向右 故汽车的加速度水平向右 但有可能是向左做匀减速运动 故A错误 B正确 分析m1的受力可知 只有受到的摩擦力水平向右 m1才能产生向右的加速度 故C正确 D错误 答案 BC 本题中m1受到的静摩擦力的方向也可以用假设法分析 汽车向右匀加速运动时 若底板光滑 m1将相对底板向左滑 即m1有相对底板向左滑动的趋势 因此m1受到的静摩擦力方向一定向右 有一辆遥控电动玩具汽车 已知车内电动马达驱动后轮转动 现玩具汽车的后轮 前轮分别放在平板小车甲 乙之上 如图所示 按动遥控器上的 前进 后退 键 汽车就能前进或后退 地面与甲 乙车之间的摩擦力不计 以下叙述正确的是 A 按动遥控器上的 前进 键 甲车对后轮摩擦力向前 甲车相对地面向后退B 按动遥控器上的 前进 键 乙车对前轮摩擦力向前 乙车相对地面向前进C 按动遥控器上的 后退 键 甲车对后轮摩擦力向后 甲车相对地面向前进D 按动遥控器上的 后退 键 乙车对前轮摩擦力向后 乙车相对地面向后退 解析 因为车内电动马达驱动后轮转动 汽车前进时 后轮受力向前 前轮受力向后 汽车后退时 后轮受力向后 前轮受力向前 根据牛顿第三定律知 选项AC正确 答案 AC 思路启迪 F撤去之前物块M在斜面平面内受到几个力的作用 此时摩擦力大小为多少 能否判断最大静摩擦力的范围 撤去F之后 在斜面平面内又受到几个力的作用 判断物体的状态及摩擦力的大小 解决本题的关键是由受力平衡判断静摩擦力的大小和方向 判断最大静摩擦力的范围 进一步判断撤去F后物体的状态 认为摩擦力的方向只能沿斜面向下是很多同学经常出现的错误 应引起足够的重视 2012 南京期末 如图甲所示 一物块在粗糙斜面上 在平行斜面向上的外力F作用下 斜面和物块始终处于静止状态 当F按图乙所示规律变化时 关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法中正确的是 A 一定增大B 可能一直减小C 可能先减小后增大D 可能一直增大 解析 由于不知力F与mgsin 为斜面的倾角 的大小关系 故无法确定开始时摩擦力的方向 因此当F mgsin 时 随力F的减小 Ff可能先向下减小再向上增大 当F mgsin 时 Ff一直向上增大 故C D正确 答案 CD 对应学生用书P27 摩擦力的 突变 问题涉及摩擦力的各类问题是我们学习的难点 要正确分析摩擦力 往往需要对物体的其他受力情况 运动情况等有全面的了解 进行综合考虑 当影响摩擦力的一些因素发生 突变 时 摩擦力也可能随之改变 这类 突变 问题的剖析有助于暴露摩擦力分析中的思维弱点 加深对两种摩擦力的理解 提高解题能力 尝试解答 1 开始时 0 Ff静 0 2 开始一段时间 物体相对木板静止 所受的是静摩擦力 木板缓慢竖起时 可认为物体处于平衡状态 由平衡关系可知 静摩擦力大小等于物体重力沿斜面向下的分力 Ff静 mgsin 因此 静摩擦力随 的增大而增大 它们呈正弦规律变化 图线为正弦函数图象 3 在物体刚好要滑动而没滑动时 Ff静达到最大值 继续增大 物体将开始滑动 静摩擦力变为滑动摩擦力 且满足Ff静 Ff滑 物块在摩擦力和其他力作用下处于静止状态 当其他力变化时 如果物体不能保持静止状态 则物体受到的静摩擦力将 突变 成滑动摩擦力 解析 当物体受F1 F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时 由平衡条件可知 物体所受的摩擦力的大小为8N 可知最大静摩擦力Ffmax 8N 当撤去力F1后 F2 2N Ffmax 物体仍处于静止状态 由平衡条件可知 物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变 且与作用在物体上的F2等大反向 故C选项正确 答案 C 易错分析 没有真正理解静摩擦力与滑动摩擦力的概念 特别是最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系 错选A或D项 实际上当物体刚刚开始运动时物体所受的拉力或推力 在数值上就等于最大静摩擦力 一旦物体发生了运动 此时的摩擦力就是滑动摩擦力 正确解答 由题给条件知未施加力F时 弹簧的弹力大小为f k x 400 0 02N 8N物块A与地面间的滑动摩擦力大小为f A FNA 0 25 50N 12 5N物块B与地面间的滑动摩擦力大小为f B FNB 0 25 60N 15N 令施加力F后装置仍处于静止状态 B受地面的摩擦力为fB A受地面的摩擦力为fA 由平衡条件有 F f fB fA f代入数据解得 fB 9N fA 8N综合以上分析可知 所给选项中只有C项正确 摩擦力是被动力 它以其他力的存在为前提 并与物体间相对运动情况有关 它会随着其他力或者物体运动状态的变化而变化 所以分析时 要谨防摩擦力随着其他力或者物体运动状态的变化而发生突变 要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 只有滑动摩擦力才可以根据F FN来计算 而FN并不总等于物体的重力 把重为G的物体用一水平力F压在竖直的足够高的平整墙壁上 F随时间t变化的图象如图所示 则从t 0时刻开始 物体所受的摩擦力F 随时间t变化的图象是下图中的哪一个 易错点2 对摩擦力的认识不够深刻导致错解 易错分析 错解一 对物块P的受力分析不全面 对滑动摩擦力的认识不到位 认为地面对物块P的摩擦力就是动摩擦因数与重力的乘积 mg 选D 错解二 对物块P进行受力分析时 只考虑到地面对P的摩擦力而忽略了物块Q对物块P的摩擦力 选B 错解三 对Q对P的摩擦力的方向判断错误 对物块P利用平衡状态分析时 得到答案是C 正确解答 已知物块P向右做匀速运动 由于轻绳的牵制 则物块Q必然向左做匀速运动 由于物块Q与物块P间发生相对运动 所以两者间具有滑动摩擦力 且物块Q受到物块P的摩擦力向右 物块P受到物体Q的摩擦力向左设物块P与物块Q间轻绳的拉力为FT 对物块Q进行分析 根据二力平衡有 FT mg对物块P进行受力分析 水平方向受力如图所示 f1为物块Q对物块P的摩擦力 f2为物块P与地面之间的摩擦力 由滑动摩擦力公式得f1 mg f2 2 mg根据平衡条件有F FT f1 f2 4 mg 答案为A 摩擦力的大小不一定与正压力成正比 由滑动摩擦力的计算公式f FN可知滑动摩擦力的大小与正压力成正比 最大静摩擦力的大小也与正压力成正比 而静摩擦力的大小与正压力没有直接关系 2012 宁波检测 如右图所示 物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时 传送带突然启动 方向如图中箭头所示 若传送带的速度大小也为v 则传送带启动后 A M静止在传送带上B M可能沿斜面向上运动C M受到的摩擦力不变D M下滑的速度不变 解析 由M匀速下滑可知其处于平衡状态 受重力 摩擦力 支持力作用 合力为零 传送带启动以后滑动摩擦力不变 对M受力情况没有影响 自然也不会影响其运动状态 故C D正确 答案 CD 对应学生用书P28 1 一物体由圆锥和与它底面相同的半球组成 如下图所示 置于粗糙的水平地面上用水平外力拉它做图中所示三种情况的运动 比较它所受的摩擦力大小分别为Ff1 Ff2 Ff3 则 A Ff1 Ff2 Ff3B Ff3 Ff2 ff1C Ff1 Ff2 Ff3D Ff3 Ff2 Ff1 解析 物体在三种不同的运动情况下 都相对水平面有相对运动 故它受到滑动摩擦力的作用 在三种情况下 水平地面对物体的支持力的大小都等于物体的重力 故物体对地面的正压力的大小都等于其重力 即FN mg 由F FN 知以上三种情况下摩擦力的大小相等 故选项C正确 答案 C 2 水平桌面上一重为200N的物体 与桌面间的动摩擦因数为0 2 当依次用15N 30N 80N的水平力拉此物体时 物体受到的摩擦力依次为 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 A 15N30N40NB 15N30N80NC 0040ND 40N40N40N 解析 物体与桌面间的最大静摩擦力Fm mg 40N故F1 15NFm 物体受滑动摩擦力Ff3 mg 40N 故A项正确 答案 A 3 如右图所示是2008年残奥会开幕式上我国残疾田径运动员侯斌即将点燃火炬的一幅感人的照片 关于侯斌在拉绳过程中绳对侯斌的摩擦力的叙述正确的是 A 由于侯斌向上运动 绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力 方向向下B 由于侯斌向上运动 绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力 方向向上C 侯斌受的是静摩擦力 方向向上D 侯斌受的是静摩擦力 方向向下 解析 侯斌拉绳过程中 尽管向上运动 但手和绳相对静止 故受到的是静摩擦力 A B均错 侯斌向上运动时 相对绳有向下的运动趋势 故摩擦力的方向向上 即C正确 D错误 答案 C 4 2012 洛阳四校联考 如图所示 物体P放在粗糙水平面上 左边用一根轻弹簧与竖直墙相连 物体静止时弹簧的长度小于原长 若再用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P 直到拉动 那么在P被拉动之前的过程中 弹簧对P的弹力FT的大小和地面对P的摩擦力f的大小的变化情况 A 弹簧对P的弹力FT始终增大 地面对P的摩擦力始终减小B 弹簧对P的弹力FT保持不变 地面对P的摩擦力始终增大C 弹簧对P的弹力FT保持不变 地面对P的摩擦力先减小后增大D 弹簧对P的弹力FT先不变后增大 地面对P的摩擦力先增大后减小 解析 在P被拉动之前的过程中 弹簧长度不变 弹簧对P的弹力FT的大小保持不变 由于弹簧长度小于原长 P有向右运动趋势 所受静摩擦力向左 用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P的过程中 地面对P的摩擦力始终增大 选项B正确 答案 B 课时作业 六