（名师导学）2020版高考物理总复习 第二章 第2节 摩擦力课件 新人教版

第2节摩擦力考点1摩擦力的判断与计算1．两种摩擦力的比较静摩擦力滑动摩擦力定义两__________的物体间的摩擦力两__________的物体间的摩擦力产生条件1.接触面_____2．接触处有_____3．两物体间有____________1.接触面______2．接触处有______3．两物体间有___________大小、方向大小：0Ff≤Fmax方向：与受力物体相对运动趋势的方向______大小：Ff＝____方向：与受力物体相对运动的方向____作用效果总是阻碍物体间的_______________总是阻碍物体间的___________相对静止相对运动粗糙压力相对运动趋势粗糙压力相对运动相反μFN相反相对运动趋势相对运动2.摩擦力的分析(1)用假设法判断静摩擦力的有无及方向(1)摩擦力大小的计算①静摩擦力的大小，依力的平衡条件或牛顿运动定律求解．②滑动摩擦力的大小，通常用公式Ff＝μFN来计算，要注意FN是两接触面间的压力，不一定等于物体的重力；Ff与运动速度和接触面的大小均无关．例1如图所示，质量分别为m和M的A、B两物块叠放在粗糙的水平面上，A与B间接触面水平，动摩擦因数为μ1，B与水平面间的动摩擦因数为μ2，水平力F作用在B物块上，在下述各情况中，确定A、B间的摩擦力f1、B与水平面间的摩擦力f2的大小和方向．(1)A、B一起向右做匀速直线运动；(2)A、B一起向右做加速度大小为a的匀减速直线运动；(3)A、B一起向右以加速度a做匀加速直线运动；(4)撤去水平力F，给A、B一个水平向左的初速度v0，A、B一起向左运动时．【解析】(1)A与B均处于平衡状态，f1＝0，f2＝F方向水平向左；(2)A与B之间为静摩擦力，依牛顿第二定律f1＝ma，方向水平向左；B与水平面间为滑动摩擦力f2＝μ2(m＋M)g，方向水平向左；(3)A与B之间为静摩擦力，依牛顿第二定律f1＝ma，方向水平向右，B与水平面间为滑动摩擦力f2＝μ2(m＋M)g，方向水平向左；(4)A与B都具有水平向右的加速度a＝μ2g，一起向左做匀减速直线运动，A与B间为静摩擦力，f1＝μ2mg，方向水平向右；B与水平面间为滑动摩擦力，f2＝μ2(M＋m)g，方向水平向右．例2如图甲所示，放在固定斜面上不同质量的物体，受到一个平行斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化如图乙所示．则在0～t0时间内物体所受的摩擦力f随时间t的变化规律可能为(取沿斜面向上为摩擦力f的正方向)()【解析】t＝t0时，F＝0，物体静止，说明物体所受摩擦力f＝mgsinα.沿斜面向上，为正，∴A错，t＝0时刻，如果F0＝2mgsinα，则F在2mgsinα到mgsinα区间变化时，f在mgsinα到0之间变化，方向沿斜面向下为负；F在mgsinα到0区间变化时，f在0到mgsinα之间变化，方向沿斜面向上为正．故D可能正确．t＝0时刻，如果F＝mgsinα，则f＝0，当F在mgsinα到0之间变化时，f在0到mgsinα之间变化，方向沿斜面向上为正，故选B.t＝0时刻，如果F0mgsinα，则0时刻f≠0，方向沿斜面向上为正，故选C.【答案】BCD【小结】摩擦力分析中的“三点注意”：1．在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析．2．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的．3．摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力．1．如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力()A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小A【解析】A、B两物块一起向右做匀减速直线运动时，加速度方向水平向左，大小恒定，由牛顿第二定律可得：FfB＝mBa，故B所受的摩擦力方向水平向左，大小为mBa，恒定不变，A正确．2．如图所示，一个人站在水平地面上的长木板上，用力F向右推同样放置在木板上的箱子，木板、人、箱子均处于静止状态．三者的质量均为m，重力加速度为g.下列说法正确的是()A．箱子受到的摩擦力方向向右B．人受到的摩擦力方向向右C．地面对木板的摩擦力方向向右D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mgB【解析】人用力F向右推箱子，对箱子受力分析，受推力、重力、支持力、静摩擦力，根据平衡条件，箱子受到的摩擦力方向向左，与推力平衡，故A错误；对人受力分析，受箱子推力、重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，人受到的摩擦力方向向右，故B正确；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，不受静摩擦力，否则不平衡，故地面对木板没有静摩擦力，故C错误；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，根据平衡条件，支持力等于重力，根据牛顿第三定律，支持力等于压力，故压力等于重力，为3mg；若人用斜向下的力推箱子，三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故压力依然等于3mg，故D错误．3．如图甲所示，小孩用80N的水平力没有推动木箱，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；乙图中，小孩用100N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为200N，木箱与地面间动摩擦因数为μ＝0.45，则F1、F2、F3的大小分别为()A．80N、100N、90NB．80N、100N、45NC．80N、80N、90ND．0、80N、45NA【解析】小孩用80N的水平力推不动木箱，则木箱此时受到的是静摩擦力，所以F1＝80N．小孩用100N的力恰好推动木箱，此时推力的大小等于最大静摩擦力的大小，所以F2＝100N．木箱被推动后受滑动摩擦力，由公式F＝μFN来计算大小，所以F3＝0.45×200N＝90N，故选项A正确．4．如图所示，一长木板静止在倾角为θ的固定斜面上，长木板上一人用力推长木板上的物块，使物块与长木板间的摩擦力刚好为零，已知人、物块、长木板均相对斜面静止且质量均为m，人、物块与长木板间的动摩擦因数均为μ1，长木板与斜面间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．斜面对长木板的摩擦力大小为mgsinθB．斜面对长木板的摩擦力大小为3μ2mgcosθC．长木板对人的摩擦力大小为2μ1mgcosθD．长木板对人的摩擦力大小为2mgsinθD【解析】由题意知，人、物块、长木板均保持相对静止，以人、物块和长木板组成的整体为研究对象，可得斜面对长木板的静摩擦力大小为3mgsinθ，A、B错误；以人和物块组成的整体为研究对象，可得长木板对人的静摩擦力大小为2mgsinθ，C错误，D正确．故选D.考点2摩擦力的突变问题摩擦力“突变”的三种类型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．2．“动静”突变：在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力．3．“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．例3表面粗糙的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，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度α变化的图象是下列图中的()【解析】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板与木块发生相对滑动前：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，受力分析如图所示．由平衡关系可知，静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力即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．(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＝π2，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，具体分析见下表：特殊位置分析过程木板刚开始运动时此时木块与木板间无摩擦，即Ff静＝0，故选项A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，故选项B、D错误.【答案】C【小结】用临界法分析摩擦力突变问题的“三点注意”：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，其存在及大小、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突变的分界点．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，如图所示，其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为()A．10N，方向向左B．6N，方向向右C．2N，方向向右D．0C【解析】当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力的大小为8N，可知静摩擦力的最大值Fmax≥8N．当撤去力F1后，F2＝2N＜Fmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向．C正确．6．长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角α变大)，另一端不动，如图所示．则铁块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()C【解析】使铁块沿着斜面下滑的力是F＝mgsinα，对于一个确定的角度α，最大静摩擦力是fm＝μmgcosα.如果F＜fm，那么铁块所受的是静摩擦力，由平衡条件得知，摩擦力f＝F＝mgsinα，当α逐渐变大，会出现F＞fm，这样，出现滑动摩擦，摩擦力f＝fm＝μmgcosα，在阶段1即静摩擦阶段，f＝F＝mgsinα，α的变化范围在0到90°之间，sinα随α变大而变大，当F大到等于fm后，就进入第2阶段即动摩擦阶段，f＝fm＝μmgcosα，余弦函数随α变大而变小，由题知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两阶段在衔接处没有数值突变，故C正确；故选C.A组1．一物块放在固定斜面上，物块处于静止状态，如图所示．下列说法正确的是()A．物块不受摩擦力B．物块受到沿斜面向上的摩擦力C．物块受到沿斜面向下的摩擦力D．物块受到水平向右的摩擦力B【解析】若斜面光滑，物块会下滑，说明物块相对于斜面有向下滑动的趋势，故物块受到沿斜面向上的静摩擦力，故B正确，A、C、D错误．故选B.2．汽车的发动机通过变速器和后轮相连，当汽车由静止开始向前运动时()A．前轮、后轮受到的摩擦力方向都向后B．前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后C．前轮、后轮受到的摩擦力方向都向前D．前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前D【解析】由于变速器和后轮相连，所以后轮主动向前转，相对于地面向后运动，受到向前的摩擦力；车向前运动时，前轮相对于地面向前运动，所以受到地面向后的摩擦力，D正确，A、B、C错误．3．(多选)如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力F的作用下始终处于静止状