高中物理摩擦力教學(xué)中的拓展

1、高中物理摩擦力教學(xué)中的拓展一、 知識(shí)點(diǎn)擊：1 摩擦力的產(chǎn)生：兩個(gè)相互接觸并相互擠壓的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在它們接觸的表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力就是摩擦力。2 摩擦力的種類：摩擦力分為靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。（1）靜摩擦力大?。嚎梢缘扔诹愕侥骋蛔畲笾抵g的任一值。具體數(shù)值可以根據(jù)物體的受力情況，由物體的平衡條件或牛頓第二定律求得。方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反。最大靜摩擦力：最大靜摩擦力是靜摩擦力的最大值，它與接觸面的材料及接觸面間的正壓力有關(guān)。（2）滑動(dòng)摩擦力大?。?f=N 其中，N是相互作用的兩個(gè)物體間的正壓力，是由接觸面的材料所決定的，稱作為滑動(dòng)摩

2、擦系數(shù)。方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。3 摩擦力方向的判斷方法：（1）從定義出發(fā)，分析出物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而得到摩擦力的方向。（2）從牛頓第三定律出發(fā)，先分析受力情況較明確的物體的摩擦力，再根據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系分析出另一個(gè)物體所受的摩擦力的方向。（3）從物體所處的狀態(tài)出發(fā)，根據(jù)物體受力平衡時(shí)，用F合=0，有加速度時(shí)用牛頓第二定律F合=ma進(jìn)行受力分析，得出摩擦力的方向。二、能力激活：題型一：從定義出發(fā)分析摩擦力：示例1：如圖所示，兩塊輕質(zhì)豎直板AB之間夾著一塊重為6N的長(zhǎng)方體物塊C，此時(shí)A、B對(duì)C的壓力大小均為10N，若C與A、B之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)均為=0.4，求下列各情況

3、下需對(duì)C施加的外力F的大小C從兩板間勻速向上抽出；CA B C從兩板間勻速向下抽出；C從兩板間水平勻速抽出。分析根據(jù)摩擦力的定義，摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反。因此，在第一問中摩擦力方向應(yīng)為豎直向下，第二問中摩擦力的方向?yàn)樨Q直向上，第三問中應(yīng)為水平向后，與速度方向相反。解析C從兩板間勻速向上抽出，摩擦力的方向?yàn)樨Q直向下，根據(jù)物體受力平衡，可得 F=G+2f=6+2×0.4×10N=14N C從兩板間勻速向下抽出，摩擦力的方向?yàn)樨Q直向上，根據(jù)物體受力平衡，可得 F=2f-G=2×0.4×10-6N=2N C從兩板間水平勻速抽出，摩

4、擦力的方向?yàn)樗较蚝螅岳Ψ较驊?yīng)為斜向上，（見右圖）根據(jù)物體受力平衡，可得 F=N=10N tan=即=37°，方向?yàn)榕c水平方向成37°角。題型二：從牛頓第三定律出發(fā)分析摩擦力：示例2：在粗糙水平地面上有一個(gè)質(zhì)量為M的三角形木塊abc，它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放有兩個(gè)質(zhì)量為m1、m2的方形木塊，如圖所示。已知m1>m2，斜面的傾角1<2，且三個(gè)木塊均保持靜止則有（ )a阿bcm1m2A地面對(duì)三角形木塊的有摩擦力作用，但其方向不能確定；B地面對(duì)三角形木塊無摩擦力的作用；C地面對(duì)三角形木塊的支持力大小F=(m1+m2+M)g；D地面對(duì)三角形木塊的支持力大小F<

5、;(m1+m2+M)g。分析m1、m2物體的受力情況如右圖所示，兩個(gè)物體所受到的彈力和摩擦力的合力與物體的重力平衡。對(duì)于三角形木塊，分別受到了兩個(gè)木塊對(duì)它的壓力和摩擦力的作用，這兩個(gè)力正好是原來支持力和摩擦力的反作用力，所以，木塊對(duì)三角形木塊的作用力的合力方向豎直向下，大小分別等于兩個(gè)物體的重力大小，因此地面對(duì)三角形木塊的支持力大小就是三個(gè)物體的重力和，故C正確，又因?yàn)槟緣K所受的力都在豎直方向上，水平方向無相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故B也是正確的。本題也可從整體的角度分析，因?yàn)槿齻€(gè)物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以可把三個(gè)物體看成一個(gè)整體，它們所受的外力都是豎直方向，故水平方向沒有摩擦力的作用。解析BC正

6、確題型三：從物體所處的狀態(tài)著手分析摩擦力：示例3：如圖所示，電梯與地面的夾角為30°，質(zhì)量為m的人站在電梯上。當(dāng)電梯斜向上作勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)電梯的壓力是他體重的1.2倍，那么，電梯的加速度a的大小和人與電梯表面間的摩擦力f大小分別是( )Aa=g2； Ba2g5；Cf=2mg5； Df=mg5。分析以人為研究對(duì)象，受到了豎直向下的重力和臺(tái)階給他的豎直向上的支持力，要使人能與電梯一起向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則可分析出人所受的靜摩擦力方向應(yīng)為水平向右。解析以人為研究對(duì)象，把加速度沿水平方向和豎直方向進(jìn)行正交分解，即可得到水平方向： f=macos30° 豎直方向：N-mg=ma

7、sin30° 解得 a2g5，f=mg5 故選BD題型四：整體、隔離法示例4：如圖所示，A、B、C三個(gè)相同物體的重都為G，用兩塊豎直的夾板夾住，處于靜止?fàn)顟B(tài)。試分析各接觸面處的摩擦力的大小。FFA B C分析三個(gè)物體間的摩擦力的方向不明確，所以直接分析摩擦力有困難，采用整體和隔離法，從兩側(cè)板開始向內(nèi)側(cè)分析就顯得較為方便。解析選擇A、B、C為整體，重力方向豎直向下，所以兩側(cè)摩擦力的方向豎直向上，大小為，再以A作為研究對(duì)象，根據(jù)受力平衡，得B給A的摩擦力方向豎直向下，大小為。再根據(jù)對(duì)稱性，BC間的摩擦力與AB間的摩擦力大小相同，故也為。題型五：摩擦力作動(dòng)力示例5：某傳動(dòng)裝置的水平傳送帶以

8、恒定速度v05m/s運(yùn)行，將一塊底面水平的粉筆輕輕地放到傳送帶上，發(fā)現(xiàn)粉筆塊在傳送帶上留下一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)5m的白色劃線，稍后，因傳動(dòng)裝置受到阻礙，傳送帶做勻減速運(yùn)動(dòng)，其加速度的大小為a0=5m/s2，傳動(dòng)裝置受阻后，(1)粉筆塊是否能在傳送帶上繼續(xù)滑動(dòng)？若能，它沿皮帶繼續(xù)滑動(dòng)距離L'？(2)若要粉筆不繼續(xù)在傳送帶上滑動(dòng)，則皮帶做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度大小為a0應(yīng)限制在什么范圍內(nèi)？分析放在水平傳輸帶上的粉筆由于速度比傳送帶小，即相對(duì)傳送帶向后運(yùn)動(dòng)，所以，摩擦力的方向向前，摩擦力將作為粉筆運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，白色劃線為粉筆的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移。傳送帶減速后，由于粉筆速度比傳送帶速度大，所以摩擦力方向變?yōu)橄蚝螅藭r(shí)摩擦力將作為阻力，如果靜摩擦力最大值足夠提供減速運(yùn)動(dòng)的加速度，則不再發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，否則，將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。解析（1）粉筆相對(duì)傳送帶作加速運(yùn)動(dòng) L5m，vt=v0-5m/s, v0=0，可得