高中物理三輪復習難點絕對突破-1摩擦力專題

1、物理三輪復習難點絕對突破專題 沁陽市高中備課中心 2009年5月2日星期六物理三輪復習難點絕對突破-1摩擦力專題一、 明確摩擦力產生的條件（1） 物體間直接接觸 （2） 接觸面粗糙（3） 接觸面間有彈力存在（4） 物體間有相對運動或相對運動趨勢這四個條件緊密相連，缺一不可顯然，兩物體不接觸，或雖接觸但接觸面是光滑的，則肯定不存在摩擦力但滿足(1)、(2)而缺少(3)、 (4)中的任意一條，也不會有摩擦力如一塊磚緊靠在豎直墻，放手后讓其沿墻壁下滑，它滿足條件(1)、(2)、(4)，卻不具備條件(3)，即相互間無壓力，故磚不可能受到摩擦力作用又如，靜止在粗糙水平面上的物體它滿足了條件(1)、 (2

2、)、(3)，缺少條件(4)，當然也不存在摩擦力ABF圖1 由于不明確摩擦力產生的條件，導致答題錯誤的事是經常發(fā)生的 例1 (1994年全國考題)如圖1所示，C是水平地面，、是兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊上沿水平方向的力，物體和以相同的速度作勻速直綫運動，由此可知，、間的動摩擦因數(shù)和、間的動摩擦因數(shù)有可能是(A) 0， 0 (B) 0， 0(C) 0，0 (D) 0，0解析：本題中選、整體為研究對象，由于受推力的作用做勻速直線運動，可知地面對的摩擦力一定水平向左，故 0，對A受力分析可知，水平方向不受力，可能為0，可能不為0。正確答案為(B)、(D)二、了解摩擦力的特點 摩擦力具有兩個顯著特點

3、：(1)接觸性； (2)被動性所謂接觸性，即指物體受摩擦力作用物體間必直接接觸(反之不一定成立)。這種特點已經包括在摩擦力產生的條件里，這里不贅述。對于摩擦力的被動性，現(xiàn)仔細闡述。所謂被動性是指摩擦力隨外界約束因素變化而變化熟知的是靜摩擦力隨外力的變化而變化。圖2 例2 (1992年全國考題)如圖2所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力，即、和摩擦力作用，木塊圖2處于靜止狀態(tài)，其中10N、2N，若撤去力，則木塊在水平方向受到的合力為 (A)10N，方向向左 (B)6N，方向向右 (C)2N，方向向左 (D)零解析；沒有撤去時，物體所受合外力為零，此時靜摩擦力大小為8N，方向向左撤去

4、以后，物體在作用下不可能沿水平方向發(fā)生運動狀態(tài)的改變，物體仍保擰靜止此時地面對物體的靜摩擦力大小為2N，方向向右從上述分析可見靜摩擦力是被動力答案應為(D)對于滑動摩擦力同樣具有被動性三、 把握摩擦力大小和方向的計算和判斷 中學物理只談靜摩擦和滑動摩擦兩種(滾動摩擦不講)其中沒有具體的計算公式，是隨外力變化的范圍值o，一般根據(jù)(1)平衡條件求；(2)根據(jù)物體運動狀態(tài)，由牛頓運動定律求而不但可根據(jù)上述的 (1)、(2)方法求，還可以用公式計算圖3ab 例3 如圖3所示，質量為、帶電量為+q的小物體，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，粗糙擋板ab的寬度略大于小物體厚度現(xiàn)給帶電體一個水平沖量，試分析帶

5、電體所受摩擦力的情況 解析：帶電體獲得水平初速它在它在磁場中受洛侖茲力和重力，若，則帶電體作勻速直線運動，不受摩擦力作用 若，則帶電體貼著a板前進，滑動摩擦力，速度越來越小，變小，當減小到，又有,它又不受摩擦力作用而勻速前進 若，則帶電體貼著b板前逆?；瑒幽Σ亮?；,它減速運動動直至靜止，而卻是變大的這充分說明也是具有被動性，所以摩擦力是被動力了解摩擦力的上述特點在解題時就能因題致宜，靈活地思考，少走彎路，避免出錯. 對于滑動摩擦力的大小，還必須了解其與物體運動狀態(tài)無關，與接觸面積大小無關的特點 m圖4例4 如圖4所示，一質量為m的貨物放在傾角為的傳送帶上隨傳送帶一起向上或向下做加速運動設加速度

6、大小為，試求兩種情況下貨物所受的摩擦力 解析：物體m向上加速運動時，由于沿斜面向下有重力的分力，所以要使物體隨傳送帶向上加速運動，傳送帶對物體的摩擦力必定沿傳送帶向上物體沿斜面向下加速運動時，摩擦力的方向要視加速度的大小而定，當加速度為某一合適值時，重力沿斜面方向的分力恰好提供了所需的合外力，則摩擦力為零；當加速度大于此值時，摩擦力應沿斜面向下；當加速度小于此值時，摩擦力應沿斜面向上向上加速運動時，由牛頓第二定律，得：所以F-mgsina=ma，方向沿斜面向上向下加速運動時，由牛頓第二定律，得： mgsinaFma(設F沿斜面向上)所以F=mgsina-ma當a0與所設方向相同沿斜面向上當ag

7、sina時，F(xiàn)=0即貨物與傳送帶間無摩擦力作用當agsina時，F(xiàn)0與所設方向相反沿斜面向下 小結：當物體加速運動而摩擦力方向不明確時，可先假設摩擦力向某一方向，然后應用牛頓第二定律導出表達式，再結合具體情況進行討論 例5 如圖5所示，質量M=10Kg的木楔ABC靜止于水平地面上，動摩擦因數(shù)002，在木楔的傾角為300的斜面上有一質量m1.0 kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑當滑行路程S14m時，其速度s14ms，在此過程中木楔沒有動求地面對木楔的摩擦力的大小和方向(g取10 ms) 解析：地面對木楔的摩擦力為靜摩擦力，但不一定為最大靜摩擦力，所以不能由FF，來計算求得，只能根據(jù)物體勻運動情況和

8、受力情況來確定 物塊沿斜面勻加速下滑，由可求得物塊下滑的加速度：可知物塊受到摩塔力的作用此條件下，物塊與木楔受力情況分別如圖6.7所示BF1F2mgFN2F N1圖7ACFN1mg圖6F1 物塊沿斜面以加速度Q下滑，對它沿斜面方向和垂直于斜面方向由牛頓第二定律有mgsin一F1ma mgcosFN10 木楔靜止，對它沿水平方向和豎直方向由牛頓第二定律，并注意F1與F1，F(xiàn) N1與FN1，等值反向，有F2+ F1cosFN1sin0 由上面各式解得地面對木楔的摩擦力 此力方向與所設方向相同，由C指向B。另外由以上幾式聯(lián)立還可以求出地面對木楔的支持力 顯然，這是由于物塊和木楔系統(tǒng)有向下的加速度而產

9、生了失重現(xiàn)象。對此題也可以系統(tǒng)為研究對象。在水平方向，木楔靜止，加速度為零，物塊加速度水平分量為。對系統(tǒng)在水平方向由牛頓第二定律，有答案：061 N 方向由C一B 小結：(1)靜摩擦力的大小是個變量，它的大小常需要根據(jù)物體的運動狀態(tài)及摩擦力與物體所受其他力的關系來確定 (2)由此題可看出，研究對象的選取對解題步驟的簡繁程度有很大的影響。圖8練習1、如圖8所示，位于斜面上的物塊m在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止狀態(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力 方向可能沿斜面向上 方向可能沿斜面向下 大小可能為零 大小可能等于F以上判斷正確的是( D ) A只有 B只有 C只有 D都正確2、(2004年連云港第

10、二次調研題)某人在乎直公路上騎自行車，見到前方較遠處紅色交通信號燈亮起，他便停止蹬車，此后的一段時間內，自行車前輪和后輪受到地面的摩擦力分別為和，則 ( C )A向后，后向前 B向前，向后 圖9 C向后，向后 D向前，向前3、如圖9所示，重6N的木塊靜止在傾角為300的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向，大小等于4N的力F推木塊，木塊仍保持靜止，則木塊所受的摩擦力大小為( C ) A4 N B3 N C5 N D6 N圖10APV4、(2004年樂山調研題)如圖10所示， 質量為m的木塊P在質量為M的長木板A上滑行，長木板放在水平地面上，一直處于靜止狀態(tài)若長木板A與地面間的動摩擦因數(shù)為,木塊P與

11、長板A間的動摩擦因數(shù)為，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為 ( C ) A B C Dm1m2圖115、(2004年黃岡調研題)如圖11所示，在粗糙水平面上有一個三角形木塊，在它的兩個粗糙斜面上分別放兩個質量為m1和m2的小木塊，已知三角形木塊和兩個小木塊均靜止，則粗糙水平面對三角形木塊( A )A沒有摩擦力作用 B有摩擦力作用，摩擦力方向水平向右C有摩擦力作用，摩擦力方向水平向左圖12D有摩擦力作用，但其方向無法確定，因為m1、m2、 的數(shù)值并未給出6、(2004年寧波期末試題)某空間存在著如圖l2所示的水平方向的勻強磁場，A、B兩個物塊疊放在一起，并置于光滑的絕緣水平地面上，物塊A帶正電，

12、物塊B為不帶電的絕緣塊；水平恒力F作用在物塊B上，使A、B一起由靜止開始水平向左運動在A、B一起水平向左運動的過程中，關于A、B受力情況的以下說法，正確的是( B ) AA對B的壓力變小 BB對A的摩擦力保持不變 C。A對B的摩擦力變大 DB對地面的壓力保持不變如圖137、如圖13所示，一直角斜槽(兩槽面夾角為90)，對水平面夾角為30，一個橫截面為正方形的物塊恰能沿此槽勻速下滑，假定兩槽面的材料和表面情況相同，問物塊和槽面間的動摩擦因數(shù)為多少?解析：因為物塊對直角斜槽每一面的正壓力為mgcos.cos45，所以當物體勻速下滑時，有平衡方程：mgsin=2mgcoscos45mgcos，所以=

13、8、質量m=1.5Kg的物塊(可視為質點)在水平恒力F的作用下,從水平面上A點由靜止開始運動,運動一段距離撤去該力,物體繼續(xù)滑行t=2.0s停在B點.已知AB兩點間的距離S=5.0m,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù),求恒力F為多大?(g=10m/s2)解析：設撤去力前物塊的位移為，撤去力時物塊的速度為 ，物塊受到的滑動摩擦力對撤去力后物塊滑動過程應用動量定理得由運動學公式得對物塊運動的全過程應用動能定理由以上各式得代入數(shù)據(jù)解得vLA圖149.如圖14所示,靜止在水平面上的紙帶上放一質量m為的小金屬塊(可視為質點), 金屬塊離紙帶右端距離為L, 金屬塊與紙帶間動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)用力向左將紙帶從金屬塊下

14、水平抽出,設紙帶加速過程極短,可認為紙帶在抽動過程中一直做勻速運動.求:（1） 屬塊剛開始運動時受到的摩擦力的大小和方向;(2)要將紙帶從金屬塊下水平抽出,紙帶的速度v應滿足的條件.解析：（1）金屬塊與紙帶達到共同速度前，金屬塊受到的摩擦力為：，方向向左。（2） 出紙帶的最小速度為即紙帶從金屬塊下抽出時金屬塊速度恰好等于。對金屬塊： 金屬塊位移：紙帶位移：兩者相對位移：解得：故要抽出紙帶，紙帶速度MmFa圖1510.如圖15所示,物塊和斜面體的質量分別為m.M,物塊在平行于斜面的推力F作用下沿斜面加速度a向上滑動時,斜面體仍保持靜止.斜面傾角為,試求地面對斜面體的支持力和摩擦力.mg圖17解析

15、:由于小物塊沿斜面加速上升，所以物塊與斜面不能看成一個整體，應分別對物塊與斜面進行研究。mgF圖16（1） 取物塊為研究對象，受力分析如圖16所示：由題意得： 由得：（2） 取斜面為研究對象，受力分析如圖17得：又因為與是作用力與反作用力，與是作用力與反作用力由牛頓第三定律得： 由解得： 物理三輪復習難點絕對突破-2平衡問題 一、特別提示解平衡問題幾種常見方法 1、力的合成、分解法：對于三力平衡，一般根據(jù)“任意兩個力的合力與第三力等大反向”的關系，借助三角函數(shù)、相似三角形等手段求解；或將某一個力分解到另外兩個力的反方向上，得到這兩個分力必與另外兩個力等大、反向；對于多個力的平衡，利用先分解再合

16、成的正交分解法。2、力匯交原理：如果一個物體受三個不平行外力的作用而平衡，這三個力的作用線必在同一平面上，而且必有共點力。3、正交分解法：將各力分解到軸上和軸上，運用兩坐標軸上的合力等于零的條件多用于三個以上共點力作用下的物體的平衡。值得注意的是，對、方向選擇時，盡可能使落在、軸上的力多；被分解的力盡可能是已知力。4、矢量三角形法：物體受同一平面內三個互不平行的力作用平衡時，這三個力的矢量箭頭首尾相接恰好構成三角形，則這三個力的合力必為零，利用三角形法求得未知力。5、對稱法：利用物理學中存在的各種對稱關系分析問題和處理問題的方法叫做對稱法。在靜力學中所研究對象有些具有對稱性，模型的對稱往往反映

17、出物體或系統(tǒng)受力的對稱性。解題中注意到這一點，會使解題過程簡化。6、正弦定理法：三力平衡時，三個力可構成一封閉三角形，若由題設條件尋找到角度關系，則可用正弦定理列式求解。7、相似三角形法：利用力的三角形和線段三角形相似。二、典型例題1、力學中的平衡：運動狀態(tài)未發(fā)生改變，即。表現(xiàn)：靜止或勻速直線運動（1）在重力、彈力、摩擦力作用下的平衡例1 質量為的物體置于動摩擦因數(shù)為的水平面上，現(xiàn)對它施加一個拉力，使它做勻速直線運動，問拉力與水平方向成多大夾角時這個力最??？解析 取物體為研究對象，物體受到重力，地面的支持力N，摩擦力及拉力T四個力作用，如圖1-1所示。由于物體在水平面上滑動，則，將和N合成，得

18、到合力F，由圖知F與的夾角：不管拉力T方向如何變化，F(xiàn)與水平方向的夾角不變，即F為一個方向不發(fā)生改變的變力。這顯然屬于三力平衡中的動態(tài)平衡問題，由前面討論知，當T與F互相垂直時，T有最小值，即當拉力與水平方向的夾角時，使物體做勻速運動的拉力T最小。（2）摩擦力在平衡問題中的表現(xiàn)這類問題是指平衡的物體受到了包括摩擦力在內的力的作用。在共點力平衡中，當物體雖然靜止但有運動趨勢時，屬于靜摩擦力；當物體滑動時，屬于動摩擦力。由于摩擦力的方向要隨運動或運動趨勢的方向的改變而改變，靜摩擦力大小還可在一定范圍內變動，因此包括摩擦力在內的平衡問題常常需要多討論幾種情況，要復雜一些。因此做這類題目時要注意兩點由

19、于靜摩擦力的大小和方向都要隨運動趨勢的改變而改變，因此維持物體靜止狀態(tài)所需的外力允許有一定范圍；又由于存在著最大靜摩擦力，所以使物體起動所需要的力應大于某一最小的力?？傊Σ亮υ趦鹊钠胶鈫栴}，物體維持靜止或起動需要的動力的大小是允許在一定范圍內的，只有當維持勻速運動時，外力才需確定的數(shù)值。由于滑動摩擦力F=，要特別注意題目中正壓力的大小的分析和計算，防止出現(xiàn)錯誤。例2 重力為G的物體A受到與豎直方向成角的外力F后，靜止在豎直墻面上，如圖1-2所示，試求墻對物體A的靜摩擦力。分析與解答 這是物體在靜摩擦力作用下平衡問題。首先確定研究對象，對研究對象進行受力分析，畫出受力圖。A受豎直向下的重

20、力G，外力F，墻對A水平向右的支持力（彈力）N，以及還可能有靜摩擦力。這里對靜摩擦力的有無及方向的判斷是極其重要的。物體之間有相對運動趨勢時，它們之間就有靜摩擦力；物體間沒有相對運動趨勢時，它們之間就沒有靜摩擦力。可以假設接觸面是光滑的，若不會相對運動，物體將不受靜摩擦力，若有相對運動就有靜摩擦力。（注意：這種假設的方法在研究物理問題時是常用方法，也是很重要的方法。）具體到這個題目，在豎直方向物體A受重力G以及外力F的豎直分量，即。當接觸面光滑，時，物體能保持靜止；當時，物體A有向下運動的趨勢，那么A應受到向上的靜摩擦力；當時，物體A則有向上運動的趨勢，受到的靜摩擦力的方向向下，因此應分三種情

21、況說明。從這里可以看出，由于靜摩擦力方向能夠改變，數(shù)值也有一定的變動范圍，滑動摩擦力雖有確定數(shù)值，但方向則隨相對滑動的方向而改變，因此，討論使物體維持某一狀態(tài)所需的外力F的許可范圍和大小是很重要的。何時用等號，何時用不等號，必須十分注意。（3）彈性力作用下的平衡問題例3 如圖1-3所示，一個重力為的小環(huán)套在豎直的半徑為的光滑大圓環(huán)上，一勁度系數(shù)為k，自然長度為L（L0）。設物塊從時刻起由靜止開始沿墻壁豎直向下滑動，物塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)為，得到物塊與豎直墻壁間的摩擦力f隨時間t變化的圖象，如圖3所示，從圖線可以得出（ ） A. 在時間內，物塊在豎直方向做勻速直線運動 B. 在時間內，物塊在豎

22、直方向做加速度逐漸減小的加速運動 C. 物塊的重力等于a D. 物塊受到的最大靜摩擦力總等于b 4. 如圖4所示，幾個傾角不同的光滑斜面具有共同的底邊AB，當物體由靜止沿不同的傾角從頂端滑到底端，下面哪些說法是正確的？（ ） A. 傾角為30時所需時間最短 B. 傾角為45所需時間最短 C. 傾角為60所需時間最短 D. 所需時間均相等 5. 如圖5所示，質量為M的木板，上表面水平，放在水平桌面上，木板上面有一質量為m的物塊，物塊與木板及木板與桌面間的動摩擦因數(shù)均為，若要以水平外力F將木板抽出，則力F的大小至少為（ ） A. B. C. D. 6. 一個質量不計的輕彈簧，豎直固定在水平桌面上，

23、一個小球從彈簧的正上方豎直落下，從小球與彈簧接觸開始直到彈簧被壓縮到最短的過程中，小球的速度和加速度的大小變化情況是（ ） A. 加速度越來越小，速度也越來越小 B. 加速度先變小后變大，速度一直是越來越小 C. 加速度先變小，后又增大，速度先變大，后又變小 D. 加速度越來越大，速度越來越小 7. 質量的物體在拉力F作用下沿傾角為30的斜面斜向上勻加速運動，加速度的大小為，力F的方向沿斜面向上，大小為10N。運動過程中，若突然撤去拉力F，在撤去拉力F的瞬間物體的加速度的大小是_；方向是_。 8. 如圖6所示，傾斜的索道與水平方向的夾角為37，當載物車廂加速向上運動時，物對車廂底板的壓力為物重

24、的1.25倍，這時物與車廂仍然相對靜止，則車廂對物的摩擦力的大小是物重的_倍。 9. 如圖7所示，傳送帶AB段是水平的，長20 m，傳送帶上各點相對地面的速度大小是2 m/s，某物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.1。現(xiàn)將該物塊輕輕地放在傳送帶上的A點后，經過多長時間到達B點？（g?。?10. 鴕鳥是當今世界上最大的鳥。有人說它不會飛是因為翅膀退化了，如果鴕鳥長了一副與身體大小成比例的翅膀，它是否就能飛起來呢？這是一個使人極感興趣的問題，試閱讀下列材料并填寫其中的空白處。 鳥飛翔的必要條件是空氣的上舉力F至少與體重Gmg平衡，鳥扇動翅膀獲得的上舉力可表示為，式中S為鳥翅膀的面積，v為鳥飛行的速度，

25、c是恒量，鳥類能飛起的條件是，即_，取等號時的速率為臨界速率。 我們作一個簡單的幾何相似性假設。設鳥的幾何線度為，質量體積，于是起飛的臨界速率。燕子的滑翔速率最小大約為20 km/h，而鴕鳥的體長大約是燕子的25倍，從而跑動起飛的臨界速率為_km/h，而實際上鴕鳥的奔跑速度大約只有40km/h，可見，鴕鳥是飛不起來的，我們在生活中還可以看到，像麻雀這樣的小鳥，只需從枝頭跳到空中，用翅膀拍打一兩下，就可以飛起來。而像天鵝這樣大的飛禽，則首先要沿著地面或水面奔跑一段才能起飛，這是因為小鳥的_，而天鵝的_。 11. 如圖8所示，A、B兩個物體靠在一起放在光滑水平面上，它們的質量分別為。今用水平力推A

26、，用水平力拉B，和隨時間變化的關系是。求從t=0到A、B脫離，它們的位移是多少？ 12. 如圖9所示，在傾角為的長斜面上有一帶風帆的滑塊，從靜止開始沿斜面下滑，滑塊質量為m，它與斜面間的動摩擦因數(shù)為，帆受到的空氣阻力與滑塊下滑速度的大小成正比，即。 （1）寫出滑塊下滑加速度的表達式。 （2）寫出滑塊下滑的最大速度的表達式。 （3）若，從靜止下滑的速度圖象如圖所示的曲線，圖中直線是t0時的速度圖線的切線，由此求出和k的值。 13. 如圖10所示，一個彈簧臺秤的秤盤和彈簧質量均不計，盤內放一個質量的靜止物體P，彈簧的勁度系數(shù)。現(xiàn)施加給P一個豎直向上的拉力F，使P從靜止開始向上做勻加速運動。已知在頭

27、0.2s內F是變力，在0.2s以后，F(xiàn)是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值。【試題答案】 1. ABD 解析：木箱未運動前，A物體處于受力平衡狀態(tài)，受力情況：重力mg、箱底的支持力N、彈簧拉力F和最大的靜摩擦力（向左），由平衡條件知： 物體A被彈簧向右拉動（已知），可能有兩種原因，一種是彈簧拉力（新情況下的最大靜摩擦力），可見，即最大靜摩擦力減小了，由知正壓力N減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運動的加速度必然豎直向下，由于物體原來靜止，所以木箱運動的情況可能是加速下降，也可能是減速上升，A對B也對。 另一種原因是木箱向左加速運動，最大靜摩擦力不足使A物體產生同木箱等大的加速度，即的情形，D正確。 勻速向右運動的情形中A的受力情況與原來靜止時A的受力情況相同，且不會出現(xiàn)直接由