2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題二 相互作用與物體平衡 第2講 摩擦力課件.ppt

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第2講摩擦力 一 摩擦力 相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 摩擦力 1 定義 當(dāng)相互接觸且相互擠壓的物體之間有 時(shí) 接觸面間產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力 稱為摩擦力 固體 液體 氣體的接觸面上都會(huì)有 作用 2 摩擦力分類 摩擦 初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過 摩擦力和 摩擦力 滾動(dòng) 滑動(dòng) 靜 二 滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力 相對(duì)滑動(dòng) 相對(duì)滑動(dòng) 1 滑動(dòng)摩擦力 FN 材料 1 定義 兩個(gè)相互接觸的物體有 時(shí) 在物體之間產(chǎn)生的阻礙相對(duì)滑動(dòng)的作用力 2 產(chǎn)生條件 缺一不可 兩物體相互接觸并擠壓 有彈力 接觸面粗糙 兩物體間有 3 大小 與正壓力成正比 即f 叫動(dòng)摩擦因數(shù) 與接觸面的 和 有關(guān) 4 方向 與物體 的方向相反 與物體運(yùn)動(dòng)的 方向無關(guān) 粗糙程度 相對(duì)滑動(dòng) 2 靜摩擦力 1 定義 兩個(gè)相互接觸的物體間有 時(shí) 在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)的力 2 產(chǎn)生條件 缺一不可 兩物體相互接觸并擠壓 有彈力 接觸面粗糙 兩物體間有 3 大小 物體間的靜摩擦力大小可以改變 兩物體間接觸面的粗糙程度和彈力不變的情況下 隨著其他外力的變化而變化 相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì) 相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì) 4 方向 跟物體 的方向相反 并且摩擦力的方向總跟接觸面平行 或相切 5 最大靜摩擦力fmax 靜摩擦力有一個(gè) 在數(shù)值上等于物體剛要滑動(dòng)時(shí)所需要的沿相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)方向的外力 靜摩擦力的大小取值范圍為 實(shí)際中 最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力 一般情況下 可近似認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì) 最大值 0 f fmax 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 如圖2 2 1所示 質(zhì)量為10kg的物體A拴在一個(gè)被水平拉伸的彈簧一端 彈簧的拉力為5N時(shí) 物體A處于靜止?fàn)?態(tài) 若小車以1m s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)后 則 g 10m s2 A 物體A相對(duì)小車向右運(yùn)動(dòng)B 物體A受到的摩擦力減小C 物體A受到的摩擦力大小不變 圖2 2 1 D 物體A受到的彈簧拉力增大答案 C 2 如圖2 2 2所示 重6N的木塊靜止在傾角 30 的斜面上 若用平行于斜面沿水平方向 大小等于4N的力推木塊 木塊仍能保持靜止 則木塊所受的摩擦力大小是 圖2 2 2 A 3N B 4N C 5N D 6N 解析 對(duì)木塊受力分析 受推力F 重力G 支持力N和靜摩擦力f 將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力F 答案 C 圖D2 考點(diǎn)1 靜摩擦力的分析與計(jì)算 重點(diǎn)歸納1 判斷靜摩擦力的有無及方向的三種方法 1 假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下 2 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)法 此法關(guān)鍵是先確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 如平衡或有加速度 再利用平衡條件或牛頓第二定律 F ma 確定靜摩擦力的大小和方向 3 牛頓第三定律法 力是物體間的相互作用 先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向 再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的大小和方向 2 靜摩擦力的大小 1 兩物體間實(shí)際產(chǎn)生的靜摩擦力f在零和最大靜摩擦力fmax之間 即0 f fmax 最大靜摩擦力fmax是物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 臨界狀態(tài) 時(shí)的摩擦力 它的數(shù)值與FN成正比 在正壓力FN不變的情況下 最大靜摩擦力fmax略大于滑動(dòng)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(dòng)摩擦力 2 靜摩擦力的大小要依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行計(jì)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 方法技巧 1 在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí) 一般采用 整體法與隔離法進(jìn)行分析 2 受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的 受滑動(dòng)摩擦力 作用的物體不一定是運(yùn)動(dòng)的 3 摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 但摩擦力不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng) 即摩擦力不一定是阻力 考題題組 1 如圖2 2 3所示 物體a b和c疊放在水平桌面上 水平力Fb 5N Fc 10N分別作用于物體b c上 a b和c仍保持靜止 以f1 f2 f3分別表示a與b b與c c與桌面間的 靜摩擦力的大小 則 A f1 5N f2 0 f3 5NB f1 5N f2 5N f3 0NC f1 0N f2 5N f3 5ND f1 0N f2 10N f3 5N 圖2 2 3 解析 將a進(jìn)行隔離分析可知 物體a相對(duì)物體b沒有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì) 故a b間的摩擦力為零 隔離b進(jìn)行受力分析 可得b c間的摩擦力大小等于Fb的大小 將三個(gè)物體看做整體進(jìn)行受力分析可知 整體所受合力為零 相對(duì)地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) 物體c與地面間的摩擦力大小f3 Fc Fb 5N 故C正確 答案 C 2 2017年無錫期末 如圖2 2 4所示 質(zhì)量為1kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 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 g取10m s2 取向右為正方向 該物體受到的摩擦力f隨 時(shí)間變化的圖象是 最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 圖2 2 4 AC BD 答案 A 考點(diǎn)2 滑動(dòng)摩擦力的分析與計(jì)算 1 滑動(dòng)摩擦力的方向滑動(dòng)摩擦力的方向總與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 判斷滑動(dòng)摩擦力的方向時(shí)一定要明確 相對(duì) 的含義是指相對(duì)跟它接觸的物體 所以滑動(dòng)摩擦力的方向可能與物體實(shí)際運(yùn)動(dòng) 對(duì)地運(yùn)動(dòng) 方向相反 也可能與實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同 還可能與物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向成一定的夾角 2 滑動(dòng)摩擦力的大小 1 滑動(dòng)摩擦力的大小可以用公式f FN計(jì)算 2 結(jié)合研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 靜止 勻速運(yùn)動(dòng)或變速運(yùn)動(dòng) 利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解 方法技巧 應(yīng)用滑動(dòng)摩擦力的決定式f FN時(shí)要注意以下 幾點(diǎn) 1 為動(dòng)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(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度和接觸面的面積均無關(guān) 其方向一定與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 與物體運(yùn)動(dòng) 對(duì)地 的方向不一定相反 3 2017年遼寧鐵嶺月考 如圖2 2 5所示 木板B放在粗糙的水平面上 木塊A放在B的上面 A的右端通過一不可伸長(zhǎng)的輕繩固定在豎直墻上 用水平恒力F向左拉動(dòng)B 使其以速度v做勻速運(yùn)動(dòng) 此時(shí)繩水平且拉力大小為T 下列說法正確 的是 A 繩上拉力T與水平恒力F大小相等 B 木塊A受到的摩擦力大小等于T 圖2 2 5 C 木板B受到一個(gè)靜摩擦力 一個(gè)滑動(dòng)摩擦力 二者合力大小等于FD 若木板B以速度2v勻速運(yùn)動(dòng) 則拉力大于F 解析 以A B整體為研究對(duì)象 分析受力情況 在水平方向受到水平向左的拉力F 繩子水平向右的拉力T和地面對(duì)B水平向右的滑動(dòng)摩擦力 根據(jù)平衡條件得 繩上拉力T小于水平恒力F 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 A B間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) 木塊A受到的是滑動(dòng)摩擦力 大小等于T 選項(xiàng)B正確 木板B受到兩個(gè)滑動(dòng)摩擦力 二者合力大小等于F 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 若木板B以速度2v勻速運(yùn)動(dòng) A B受力情況都沒有變化 則拉力F也不變 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 B 易錯(cuò)點(diǎn)1 摩擦力方向的判斷 例1 如圖2 2 6所示 激情爬桿 在春晚受到觀眾的好評(píng) 當(dāng)雜技演員用雙手握住固定在豎直方向的桿勻速攀上和勻 速攀下時(shí) 他所受的摩擦力分別是f1和f2 那么 A f1向下 f2向上 且f1 f2B f1向下 f2向上 且f1 f2C f1向上 f2向上 且f1 f2 D f1向上 f2向下 且f1 f2 圖2 2 6 錯(cuò)解分析 認(rèn)為摩擦力的方向與速度方向相反 選擇A 正解分析 雜技演員在爬上與爬下的過程中 手與桿保持相對(duì)靜止 故受到的是靜摩擦力的作用 根據(jù)重力與摩擦力平衡 可得勻速攀上和勻速攀下時(shí) 摩擦力方向均沿桿向上 大小與重力相等 故C正確 答案 C 指點(diǎn)迷津 靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān) 與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 可用平衡條件或牛頓第二定律求解 觸類旁通 1 多選 2016年福建福州格致中學(xué)期中 如圖2 2 7所示 質(zhì)量為m的物體在與斜面平行向上的拉力F作用下 沿著水平地面上質(zhì)量為M的粗糙斜面勻速上滑 在此過程中斜面保持靜 止 則地面對(duì)斜面 A 無摩擦力B 支持力等于 m M g C 支持力為 M m g Fsin 圖2 2 7 D 有水平向左的摩擦力 大小為Fcos 答案 CD 2 多選 如圖2 2 8所示 小車的質(zhì)量為m0 人的質(zhì)量為m 人用恒力F拉繩 若人和小車保持相對(duì)靜止 不計(jì)繩和滑輪質(zhì)量及小車與地面間的摩擦 則小車對(duì)人的摩擦力可能是 A 0 B C m m0F 方向向右m m0m m0F 方向向左m m0 D m0 mF 方向向右m m0 圖2 2 8 解析 假設(shè)小車對(duì)人的靜摩擦力方向向右 先對(duì)整體分析受力有2F m0 m a 再隔離出人 對(duì)人分析受力有F Ff 確 若m0 m 則靜摩擦力為零 A正確 若m0 m 則靜摩擦力方向向左 C正確 答案 ACD 易錯(cuò)點(diǎn)2 摩擦力的 突變 問題 1 靜 靜 突變 物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(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 2 靜 動(dòng) 突變 物體在靜摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)其他力變化時(shí) 如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài) 則物體受到的靜摩擦力將 突變 成滑動(dòng)摩擦力 3 動(dòng) 動(dòng) 突變 某物體相對(duì)于另一物體滑動(dòng)的過程中 若突然相對(duì)運(yùn)動(dòng)方 向變了 則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生 突變 例2 2013年新課標(biāo) 卷 如圖2 2 9所示 在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用 F平行于斜面向上 若要物塊在斜面上保持靜止 F的取值應(yīng)有一定范圍 已知其最大值和 圖2 2 9 最小值分別為F1和F2 F2 0 由此可求出 A 物塊的質(zhì)量B 斜面的傾角C 物塊與斜面間的最大靜摩擦力D 物塊對(duì)斜面的正壓力 F1 F2 解析 物塊受與斜面平行的外力F作用 而在斜面上靜止 此時(shí)摩擦力的大小和方向?qū)㈦SF的變化而變化 設(shè)斜面傾角為 由平衡條件F1 mgsin Ffmax 0 F2 mgsin Ffmax 0 解得Ffmax 2 故選項(xiàng)C正確 答案 C 觸類旁通 3 多選 將力傳感器A固定在光滑水平桌面上 測(cè)力端通過輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連 滑塊放在較長(zhǎng)的小車上 如圖2 2 10甲所示 傳感器與計(jì)算機(jī)相連接 可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律 一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑的定滑輪 一端連接小車 另一端系沙桶 整個(gè)裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài) 在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細(xì)沙 力傳感器采集的F t圖象如圖乙 所示 則 乙 甲圖2 2 10A 2 5s前小車做變加速直線運(yùn)動(dòng)B 2 5s后小車做變加速直線運(yùn)動(dòng)C 2 5s前小車所受摩擦力不變D 2 5s后小車所受摩擦力不變答案 BD 4 如圖2 2 11所示 將兩相同的木塊a b置于粗糙的水平地面上 中間用一輕彈簧連接 兩側(cè)用細(xì)繩系于墻壁 開始時(shí)a b均靜止 彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài) 兩細(xì)繩均有拉力 a所受摩擦力Ffa 0 b所受摩擦力Ffb 0 現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷 則剪 斷瞬間 A Ffa大小不變B Ffa方向改變C Ffb仍然為零 D Ffb方向向左 圖2 2 11 解析 右側(cè)細(xì)繩剪斷的瞬間 彈簧彈力來不及發(fā)生變化 故a的受力情況不變 a左側(cè)細(xì)繩的拉力 靜摩擦力的大小 方向均不變 A正確 B錯(cuò)誤 而在剪斷細(xì)繩的瞬間 b右側(cè)細(xì)繩的拉力立即消失 靜摩擦力向右 C D錯(cuò)誤 答案 A