2011届高考物理专题探究总复习7

【状元之路】新课标鲁科版2011高考一轮复习物理精品课件第二课时摩擦力第一关:基础关展望高考基础知识一､摩擦力的定义知识讲解两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力.二､静摩擦力知识讲解1.定义:两个相互接触的物体间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫做静摩擦力.2.产生条件:接触面粗糙,有弹力,有相对运动趋势.如图所示,汽车沿水平路面匀速运动时箱子与汽车具有相同的速度;由于它们之间既无相对运动又无相对运动趋势,所以它们的接触面上没有静摩擦力.3.静摩擦力的方向静摩擦力的方向与接触面相切,并与物体的相对运动趋势方向相反.4.静摩擦力的大小a.静摩擦力的大小随着运动趋势的强弱变化而在0到最大静摩擦力Fmax之间变化,跟相对运动趋势强弱程度有关,跟接触面相互挤压力FN无直接联系.b.最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,若无特殊说明可认为它们数值相等.5.静摩擦力的特点a.大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比.b.静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力,如斜面传送带上的物体随传送带一起运动,此时的静摩擦力是动力.活学活用1.卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动B.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动C.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零D.当卡车制动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零答案:AC解析:集装箱随卡车一起由静止加速运动时,假设二者的接触面是光滑的,则卡车加速时,集装箱由于惯性要保持原有的静止状态,因此它将相对于卡车向后滑动,而实际上集装箱没有滑动,说明只有相对卡车向后滑的趋势,所以集装箱受到向前的静摩擦力.故A对.集装箱随卡车一起匀速运动时,二者无相对滑动,假设集装箱受水平向右的摩擦力,则其受力如图所示,跟木箱接触的物体只有卡车,卡车最多对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2),由二力平衡条件知:F1与G抵消,但没有力与F2抵消,力是改变物体运动状态的原因,木箱在F2的作用下,速度将发生变化,不能做匀速直线运动,这与题意矛盾,故B错C对.卡车刹车时,速度减小,假设木箱与卡车的接触面是光滑的,则集装箱相对卡车将向前滑动,而实际没动,说明集装箱受到向后的摩擦力.故D错.综上选AC.点评:摩擦力的判断比较复杂,有时只根据摩擦力产生的条件是无法判断出来的,要结合物体的运动情况来进行判断,这也是在进行受力分析时,要把摩擦力放在最后分析的原因.三､滑动摩擦力知识讲解(1)定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.(2)产生条件①相互接触的物体间有弹力;②接触面粗糙;③两物体间有相对运动.(3)滑动摩擦力的大小两个物体间滑动摩擦力的大小F与正压力FN成正比,即F=μFN.说明:①μ叫做动摩擦因数,它与接触面的材料､粗糙程度有关,μ没有单位.②滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小也无关.③公式F=μFN中的FN是两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),性质上属于弹力,它不是物体的重力,许多情况下需结合物体的运动状态加以确定.④滑动摩擦力可以充当动力,也可以充当阻力.(4)滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总是跟它们的接触面相切,并且跟它们相对运动的方向相反.注意:①不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来.如放在汽车上的物体,在汽车启动的过程中,车辆内的物体可能相对汽车向后滑动,但在路边上的人看来,物体总是向前运动的.②概念中的“相对”两字要准确理解.“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言.③滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反,也可能跟物体运动方向相同,还可以与运动方向有任意夹角.活学活用2.(全国高考题)如图,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的.已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量､滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为()A.4μmgB.3μmgC.2μmgD.μmg答案:A解析:在外力F作用下,使P向右做匀速运动的同时,Q也向左做匀速运动,设绳上的弹力大小为T,对Q水平方向受到向左的绳的拉力T和P对Q向右的滑动摩擦力μmg作用,由Q匀速运动得T=μmg.对P水平方向受到水平向右的力F\,水平向左的绳的拉力T\,水平向左的地面对P的滑动摩擦力2μmg\,水平向左的Q对P的滑动摩擦力μmg作用,由P匀速运动得F=T+μmg+2μmg得F=4μmg,所以A项正确.相互叠加的几个物体放在水平面上有相对运动或有相对运动趋势时,有多个接触面,即有多对摩擦力存在.对每一个物体,每一个接触面上摩擦力的大小,尤其摩擦力的方向,要非常清晰,否则,把P\,Q受的摩擦力混为一淡,常易出错.第二关:技法关解读高考解题技法一､静摩擦力有无及方向的判定方法技法讲解静摩擦力是否存在及其方向的确定,通常采用的方法有:(1)根据“静摩擦力与物体相对运动的趋势方向相反”来判断.此法关键是先利用“假设法”判出物体相对运动趋势的方向,即先假定没有摩擦力存在(即光滑)时,看两物体会发生怎样的相对运动.(2)根据物体的运动状态,用牛顿第二定律或平衡条件来判断.此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力的方向,然后进行受力分析来决定静摩擦力的方向.如例题中的丙图(3)利用牛顿第三定律来判断:此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的摩擦力的方向,再确定另一物体受到的摩擦力方向.如例题中的丁图典例剖析例1指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向.①物体A静止于斜面上,如图甲所示;②物体A受到水平拉力F作用而仍静止在水平面上,如图乙所示;③物体A放在车上,在刹车过程中A相对于车厢静止,如图丙所示;④物体A在水平转台上,随转台一起匀速转动,如图丁所示.解析:静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,判断相对运动趋势的方向可采用“假设法”,即先假设接触面光滑,然后分析在假设条件下物体是否发生相对滑动,若滑动,说明原来物体有相对运动趋势,且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同;若不滑动,则说明原来物体就没有相对运动的趋势.运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势,所受的静摩擦力沿斜面向上;图乙中的物体A有向右滑动的趋势,所受静摩擦力沿水平面向左.判断静摩擦力方向,还可以根据共点力作用下物体的平衡条件或牛顿第二定律判断;图丙中,A物体随车一起向右减速运动,其加速度方向水平向左,故A物体所受静摩擦力水平向左(与加速度同向);图丁中,A物体随转台匀速转动,做匀速圆周运动,其加速度总指向圆心,则A受到的静摩擦力也总指向圆心.二､摩擦力大小的计算方法技法讲解(1)静摩擦力是被动力,静摩擦力的大小与外界条件有关,静摩擦力的作用是为了阻止物体间的相对运动,为了达到这一目的,需要多大的静摩擦力就产生多大的静摩擦力.当然是在不超过最大静摩擦力的前提下.静摩擦力大小的计算可根据物体所处的状态,根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律建立方程求解.(2)滑动摩擦力的大小与两物体接触面的粗糙程度有关,与两接触面间正压力有关,即Ff=μFN.典例剖析例2在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的物体B.A､B间的动摩擦因数为μ(如图),施一水平力F于A,计算下列情况下A对B的摩擦力的大小:(1)当A､B一起做匀速运动时;(2)当A､B一起以加速度a向右匀加速运动时;(3)当力F足够大而使A､B发生相对滑动时;(4)当A､B发生相对滑动,且B物体的长伸到A的外面时.15解析:(1)因A､B向右匀速运动,因此对B物体来说合力为零,所以B物体受到的摩擦力为零.(2)因A､B无相对滑动,所以B受到的摩擦力是静摩擦力,这种情况下不能用滑动摩擦力公式Ff=μFN来计算.对B物体用牛顿第二定律有:Ff=ma(3)因A､B发生相对滑动,B受到的摩擦力是滑动摩擦力,所以Ff=μFN=μmg(4)因滑动摩擦力大小与物体间的接触面积大小无关,所以Ff=μmg第三关:训练关笑对高考随堂训练1.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中正确的是()A.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反B.静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同C.静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直D.静止物体所受静摩擦力一定为零答案:C解析:静摩擦力总是与相对运动趋势方向相反,但可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向垂直(匀速转动的圆盘上相对静止的物块受到的静摩擦力提供向心力),所以选项A､B错误,C正确.静摩擦力的大小介于0~Fm之间,所以选项D错误.2.如图所示,C是水平地面,A､B是两个长方形的物块,F是作用在物块B上沿水平方向的力,物体A和B以相同的速度做匀速直线运动,A､B间的动摩擦因数μ1,B\,C间的动摩擦因数μ2由此可知()A.物块B对物块A有摩擦力作用B.地面对物块B有摩擦力作用C.地面对物块B没有摩擦力作用D.地面对物块B的摩擦力小于F答案:B3.如图所示,一质量为m的木块靠在粗糙竖直的墙上,且受到水平力F的作用.下列说法正确的是()A.若木块静止,则受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大C.若木块与墙壁的动摩擦因数为μ,则撤去F后,木块受到的滑动摩擦力大小等于μmgD.若撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块受滑动摩擦力作用答案:A解析:木块静止时,受静摩擦力f=mg,方向竖直向上,且保持不变,选项A正确;撤去水平力后,木块滑动,滑动摩擦力为Fμ=μN=0,选项D错误.4.如图所示,一长木板B的上表面的一端放有一个质量为m的铁块A,木板由水平位置缓慢向上抬起(即木板与水平面的夹角θ变大),另一端不动.则铁块受到的摩擦力F随夹角θ的变化图象可能正确的是下图中的()答案:C解析:当θ较小时,铁块相对于木板静止,铁块受静摩擦力的作用,由平衡条件知,F=mgsinθ;当铁块相对于木板刚要滑动时,铁块受到的静摩擦力为最大静摩擦力;此时θ再增大,铁块将相对于木板向下滑动,最大静摩擦力突变为滑动摩擦力,此后F=μmgcosθ,直至木板竖直,选项C正确.5.用弹簧测力计测定木块A､B间的动摩擦因数μ,如下图所示.(1)为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力,两种情况中木块A是否都一定要做匀速运动?(2)若木块A在拉力FT的作用下做匀速运动,甲图中A､B间的摩擦力是否等于拉力FT?(3)若A､B的重力分别为100N和150N,甲图中弹簧测力计读数为60N(当A被拉动时),FT=110N,求A､B间的动摩擦因数μ.解析:(1)甲图中,因为B静止,不论A是匀速,还是加速运动,对B都受力平衡,弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力;而乙图是通过物体A测动摩擦因数,必须使弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力,才能计算,所以A必须匀速.即甲图中,A可以不匀速,而乙图中A必须匀速.(2)若木块A在拉力作用下匀速运动,B静止,设A､B之间的弹力为FN,由受力平衡得,kx=μFN,FN=mBg;对A木块,设A与地面之间的弹力为F,A与地面之间的动摩擦因数为μ′,由受力平衡得,F=mAg+mBg,FT=μFN+μ′FμFN=μmBg,即A､B之间的摩擦力不等于拉力FT.(3)甲图中,B静止,设A､B之间的弹力为FN,由受力平衡得kx=μFN,FN=mBg,即600.4.150Bkxmg答案:(1)甲图中,A可以不匀速,而乙图中A必须匀速(2)A､B之间的摩擦力不等于拉力FT(3)0.4课时作业七摩擦力1.如图所示,木块B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上,用水平恒力F向左拉动B,使其