新课标2018高考物理一轮复习第二章相互作用第2讲摩擦力课件

物理课标版第2讲摩擦力考点一静摩擦力的分析与计算 静摩擦力1.定义:两个相互接触、相对静止的物体由于有相对运动的趋势而在物体接触处产生的阻碍物体之间相对运动趋势的力。2.产生条件:(1)两物体相互接触、挤压;(2)物体间的接触面粗糙;(3)两物体相对静止但有相对运动的趋势。3.大小:在零至最大静摩擦力之间变化。4.方向:总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 (1)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。 ()(2)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。 ()(3)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。 ()答案(1)✕(2)✕(3)√1.静摩擦力有无及方向的判定(1)假设法假定没有静摩擦力(即光滑),分析相对静止的物体间能否发生相对运动。若能,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相反;若不能,则没有静摩擦力。(2)运动状态法根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿第二定律判断:此方法关键是先确定物体的运动状态(静止或加速),再利用平衡条件或牛顿第二定律列式计算,确定静摩擦力存在与否及静摩擦力的方向。如图中汽车启动时,放在车厢中的物体,只能是受到车厢向前的静摩擦力作用才产生了加速度。 (3)反作用法利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再确定另一物体受到的静摩擦力的方向。2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态),利用力的平衡条件来判断其大小。(2)物体有加速度时,若在运动方向上只有静摩擦力,则Ff=ma。例如匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。(3)最大静摩擦力Ffmax:物体将要发生相对运动这一临界状态时的静摩擦力。它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,Ffmax比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,而静摩擦力可在0~Ffmax间变化。 1-1(2014广东理综,14,4分)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是 () A.M处受到的支持力竖直向上B.N处受到的支持力竖直向上C.M处受到的静摩擦力沿MN方向D.N处受到的静摩擦力沿水平方向答案A支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体,因此M处受到的支持力垂直于地面竖直向上,N处受到的支持力过N垂直于切面斜向上,A项正确、B项错;静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反,因此M处受到的静摩擦力沿水平方向,N处受到的静摩擦力沿MN方向,C、D项都错误。1-2(2015山东理综,16,6分)如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为 () A. B. C. D. 答案B设水平作用力为F,则对于B:μ1F=mBg,对于整体:F=μ2(mA+mB)g,解得 = 。121μμ12121μμμμ12121μμμμ12122μμμμABmm12121μμμμ考点二滑动摩擦力的分析与计算 滑动摩擦力1.定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时所受到的阻碍物体相对滑动的力。2.产生条件:(1)两物体相互接触、挤压;(2)物体间的接触面粗糙;(3)两物体间发生相对滑动。3.大小:跟正压力FN成正比,即Ff=μFN,μ表示两物体间的动摩擦因数。4.方向:与接触面平行,并且跟物体相对接触面的滑动方向相反。 注意(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动。(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动。(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力,且弹力与摩擦力总垂直,反之不一定成立。 1.滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反,判断滑动摩擦力的方向时一定要明确“相对”的含义是指相对跟它接触的物体,所以滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动(对地运动)方向相反,也可能与实际运动方向相同,还可能与物体实际运动方向成一定的夹角。2.滑动摩擦力的大小(1)滑动摩擦力的大小可以用公式Ff=μFN计算。(2)结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。 2-1如图所示,建筑装修中,工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨,当对磨石加竖直向上、大小为F的推力时,磨石恰好沿斜壁向上匀速运动,已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ,则磨石受到的摩擦力的大小为 ()A.(F-mg)cosθB.(F-mg)sinθC.μ(F-mg)cosθD.μ(F-mg)答案A根据题意,因磨石匀速运动,则磨石受到的合力为零,磨石肯定受到垂直于斜壁向下的弹力作用和沿斜壁向下的滑动摩擦力的作用。对磨石受力分析并根据平衡条件可求得,磨石受到的摩擦力Ff=(F-mg)cosθ,垂直于斜壁向下的弹力N=(F-mg)sinθ,根据滑动摩擦力大小的计算公式还可求得Ff=μ(F-mg)sinθ,所以只有选项A正确。2-2(2017云南曲靖)装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀加速拖出的过程中 () A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小B.材料与平台之间的相对速度逐渐增大,摩擦力逐渐增大C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变答案D根据滑动摩擦力的求解公式Ff=μFN可知,滑动摩擦力的大小与动摩擦因数和正压力有关,与物体之间的接触面积无关,工人匀加速拖出材料的过程中,因材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,则工人拉力也不变,选项D正确。 方法指导解答摩擦力问题的基本思维模式如下: 考点三摩擦力的突变问题 摩擦力发生突变的原因具有多样性:可能是物体的受力情况发生了变化,可能是物体的运动状态发生了变化,也可能是物体间的相对运动形式发生了变化。因此要全面分析物体的受力情况和运动状态,抓住摩擦力突变的原因,才能正确地处理此类问题。1.静摩擦力突变为滑动摩擦力:静摩擦力达到最大值的状态是物体恰好保持相对静止的临界状态。2.滑动摩擦力突变为静摩擦力:滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间,因此两物体的速度达到相同时,滑动摩擦力要发生突变(变为零或变为静摩擦力)。3.由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力:静摩擦力是被动力,其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势,相对运动趋势取决于主动力,若主动力发生突变而物体仍然处于相对静止状态,则其静摩擦力将由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力。 分析摩擦力的突变问题要注意以下几点:(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题,有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态;(2)静摩擦力是被动力,其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值,存在静摩擦的连接体系统,相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值;(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生变化的分界点。 3-1如图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是选项图中的 ()  答案B开始时FfG,物体向下加速运动,当Ff=G时速度最大,此后FfG,物体做减速运动,直到静止。物体静止后,摩擦力变为静摩擦力,Ff=G,故正确选项为B。3-2(2017吉林长春)如图所示,一物块受到一水平力F作用静止于斜面上,此力F的方向与斜面平行,如果将力F撤除,下列对物块的描述正确的是 () A.物块将沿斜面下滑B.物块受到的摩擦力变小C.物块立即获得加速度D.物块所受的摩擦力方向不变答案B设物块的重力为G,将物块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面方向,沿斜面向下的分力大小为Gsinθ,如图,在斜面内受力分析,力F未撤掉时,根据平衡条件得,静摩擦力大小f1= ,力F撤掉后,物块仍保持静止。根据平衡条件得摩擦力f2=Gsinθ,所以物块受到的摩擦力变小,且物块所受的摩擦力方向发生了改变,选项B正确。22(sin)GθF3-3长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大),另一端不动,则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图像是选项图中的 ()  答案C下面通过“过程分析法”和“特殊位置法”分别求解:解法一:过程分析法(1)木板由水平位置刚开始运动时,α=0,Ff静=0。(2)从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前:木块所受的是静摩擦力。由于木板缓慢转动,可认为木块处于平衡状态,受力分析如图。由平衡条件可知,静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力:Ff静=mgsinα。因此,静摩擦力随α的增大而增大,它们按正弦规律变化。 为最大静摩擦力Ffm。α继续增大,木块将开始滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力,且满足:FfmFf滑。(4)木块相对于木板开始滑动后,Ff滑=μmgcosα,此时,滑动摩擦力随α的增大而减小,按余弦规律变化。(5)最后,α= ,Ff滑=0综上分析可知选项C正确。解法二:特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解,具体分析见表:2(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时,木块此时所受的静摩擦力特殊位置分析过程木板刚开始运动时此时木块与木板无摩擦,即Ff静=0,故A选项错误木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力,且大于刚开始运动时所受的滑动摩擦力,即FfmFf滑,故B、D选项错误方法指导同等正压力条件下最大静摩擦力实际上比滑动摩擦力稍大一点。最大静摩擦力是否视为等于滑动摩擦力要根据具体问题进行灵活分析和判断。