2020届高考物理总复习 2.2 摩擦力课件 新人教版

02相互作用第二节摩擦力知识架构答案1．相对静止粗糙挤压运动趋势相反相对运动趋势2．相对滑动粗糙挤压运动μFN相反相对运动基础自测1．判断正误(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势()(2)接触处有摩擦力作用时不一定有弹力作用()(3)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直()(4)两物体接触处的弹力越大，滑动摩擦力越大()(5)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小一定增大()(6)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的面积大小也无关()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2．关于摩擦力，有人总结了四条“不一定”，其中说法不正确的是()A．摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同B．静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C．受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力解析：滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反，即与相对相接触的那个物体的运动方向相反，与物体的实际运动方向可以成任意角度，故A正确；静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，比如：贴着车厢壁运行的物体，故B正确；货物在传送带上向高处运动时，货物受静摩擦力但不静止；受到滑动摩擦力却是静止的，比如：正在地面上滑行的物体，地面受到是滑动摩擦力，而地面是静止的，故C正确；滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反，它可以是阻力、可以是动力，总是阻碍物体间的相对运动，故D错误；本题选错误的，故选D.答案：D3．(多选)如图2－2－1甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()图2－2－1A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力解析：对题图甲：设物块m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误．对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．答案：BD4．(多选)如图2－2－2所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，木块m受到向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是()图2－2－2A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)gC．当Fμ2(m＋M)g时，木板便会开始运动D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动解析：由于木块在木板上运动，所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用，其大小为μ1mg，根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为μ1mg.又由于木板处于静止状态，木板在水平方向上受到木块的摩擦力μ1mg和地面的静摩擦力的作用，二力平衡，A正确，B错误；若增大F的大小，只能使木块加速运动，但木块对木板的滑动摩擦力大小不变，因而也就不可能使木板运动起来，C错误，D正确．答案：AD考点突破1．假设法：利用假设法判断的思维程序如下：2．状态法：先判断物体的状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向．3．牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向．【典例1】如图2－2－3所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则()图2－2－3A．B受C的摩擦力一定不为零B．C受地面的摩擦力一定为零C．C有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D．将细绳剪断而B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左【解析】分析B的受力，当绳的拉力等于B的重力沿斜面向下的分力时，摩擦力等于零，A错误；以B、C为研究对象，由于绳子对整体有斜向右上方的拉力，所以地面对C一定存在向左的摩擦力，B错误，C正确；剪断细绳后，地面对C不存在摩擦力，D错误．【答案】C变式训练1(2019年南京模拟)(多选)如图2－2－4所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是()图2－2－4A．A物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C．B、C受到的摩擦力方向相同D．B、C受到的摩擦力方向相反解析：A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故B、C正确，D错误．答案：BC1．静摩擦力的计算方法(1)一般静摩擦力的计算①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来计算其大小．②物体有加速度时，根据牛顿第二定律进行求解．(2)最大静摩擦力fmax的计算：最大静摩擦力fmax比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即fmax＝μFN.2．滑动摩擦力的计算方法滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：(1)μ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．(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关．题型1静摩擦力大小的计算【典例2】如图2－2－5所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50N，作用在物块2的水平力F＝20N，整个系统处于平衡状态，取g＝10m/s2，则以下说法正确的是()图2－2－5A．1和2之间的摩擦力是20NB．2和3之间的摩擦力是20NC．3与桌面间的摩擦力为20ND．物块3受6个力作用图2－2－6【解析】对小球受力分析可知，绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力，由几何关系可知绳的拉力等于20N．将三个物块看成一个整体受力分析，可知水平方向整体受到拉力F和绳的拉力的作用，由于F的大小等于绳的拉力的大小，故整体受力平衡，与桌面间没有摩擦力，故物块3与桌面间的摩擦力为0，C错误；由于物块1、2之间没有相对运动的趋势，故物块1和2之间没有摩擦力的作用，A错误；对物块1、2整体受力分析，水平方向受力平衡可知物块2和3之间摩擦力的大小是20N，B正确；物块3受重力、桌面的支持力、物块2的压力、物块2的摩擦力、绳的拉力5个力作用，D错误．【答案】B题型2滑动摩擦力大小的计算【典例3】(2017年高考·课标全国卷Ⅱ)如图图2－2－7，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为()图2－2－7A．2－3B.36C.33D.32【解析】当拉力水平时，物块做匀速运动，则F＝μmg，当拉力方向与水平方向的夹角为60°时，物块也刚好做匀速运动，则Fcos60°＝μ(mg－Fsin60°)，联立解得μ＝33，A、B、D项错误，C项正确．【答案】C题型3摩擦力综合应用图2－2－8【典例4】(2019年临沂模拟)一横截面为直角三角形的木块按如图图2－2－8所示方式放置，质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边上，物体C放在倾角为60°的直角边上，B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接，A、C的质量比为34，整个装置处于静止状态．已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(μ1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为mg，C与斜面间无摩擦，则()A．物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B．物体A所受摩擦力大小为12mg，物体B不受摩擦力作用C．弹簧处于拉伸状态，A、B两物体所受摩擦力大小均为12mg，方向均沿斜面向下D．剪断弹簧瞬间，物体A一定加速下滑【解析】对A分析：重力下滑分力为12mg，静摩擦力Ff0≤μmgcos30°32mg，F弹＝mg，因此弹簧弹力方向沿斜面向上，摩擦力方向沿斜面向下，如图2－2－9甲所示，则FfA＝F弹－mgsin30°＝12mg.图2－2－9对B分析：细线对B的拉力F＝mCgsin60°＝2mgF弹＋mBgsin30°.所以B所受摩擦力沿斜面向下，如图2－2－9乙所示，FfB＝F－F弹－mBgsin30°＝12mg，故A、B错误，C正确；剪断弹簧，A受摩擦力向上，且满足Ff0m12mg，故A仍处于静止状态，D错误．【答案】C变式训练2如图2－2－10所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为()图2－2－10A.12B.32C.22D.52解析：木板的倾角α为30°时物块静止，所受摩擦力为静摩擦力，由沿斜面方向二力平衡可知其大小为mgsin30°；木板的倾角α为45°时物块滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为μmgcos45°，由二者相等可得物块和木板间的动摩擦因数为μ＝22.答案：C题型1静—静“突变”物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．【典例5】一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图2－2－11所示．其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为()图2－2－11A．10N，方向向左B．6N，方向向右C．2N，方向向右D．0【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，方向向左．可知最大静摩擦力Ffmax≥8N．当撤去力F1后，F2＝2NFfmax，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．选项C正确．【答案】C题型2静—动“突变”物体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，“突变”点为静摩擦力达到最大值时．【典例6】(2019年淄博实验中学诊考)如图2－2－12甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到90°的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ的关系如图2－2－12乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为33，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则()图2－2－12A．O～q段图象可能是直线B．q～π2段图象可能是直线C．q＝π4D．p＝mg2【解析】半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是：mgsinθ＝μmgcosθ，故有μ＝tanθ，解得θ＝π6，即q＝π6，故C错误；θ在0～π6之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsinθ，图线为正弦曲线；θ在π6～π2之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcosθ，图线为余弦曲线；综合以上分析得其Ff与θ关系如图2－2－13中实线所示，故A、B错误；当θ＝π6时，Ff＝mgsinπ6＝mg2，即p＝mg2，故D正确．图2－2－13【答案】D题型3动—静“突变”两物体相对减速滑动的过程中，若相对速度变为零，则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力，“突变”点为两物体相对速度刚好为零时．图2－2－14【典例7】如图2－2－14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