高中物理人教版（2019）必修一同步課件 第三章 專題：摩擦力綜合分析

DISANZHANG第三章專題：摩擦力綜合分析

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進一步理解摩擦力的概念，會用條件法、假設(shè)法、狀態(tài)法判斷摩擦力的有無(重點)。2.能在具體實例中分析判斷摩擦力的類型，并會計算摩擦力的大小。3.掌握摩擦力突變問題的分析方法，能分析滑動摩擦力、靜摩擦力的突變問題(重難點)。目標(biāo)一對摩擦力的理解1.如圖所示，各物體接觸面均不光滑，請分析以下A物體是否受到摩擦力的作用。如果有，是哪種摩擦力？方向如何？觀察與思考答案A圖：物體相對于木板向左運動，受滑動摩擦力的作用，方向水平向右B圖：物體在水平方向上沒有相對運動趨勢，不受摩擦力作用C圖：物體相對斜面有沿斜面向下的運動趨勢，受靜摩擦力，方向沿斜面向上D圖：物體相對于傳送帶有沿傳送帶向下的運動趨勢，受靜摩擦力，方向沿傳送帶向上2.通過上述例子分析說明：(1)受滑動摩擦力作用的物體一定運動嗎？答案不一定(2)受靜摩擦力作用的物體一定靜止嗎？答案不一定[梳理與總結(jié)]1.對摩擦力的理解(1)摩擦力是指發(fā)生在兩個相互接觸的物體之間的阻礙兩個物體間的相對運動或相對運動趨勢的力。(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，運動的物體可能受到靜摩擦力的作用。(3)受滑動摩擦力作用的物體不一定是運動的，靜止的物體可能受到滑動摩擦力的作用。2.摩擦力的方向(1)靜摩擦力的方向與物體的相對運動趨勢方向相反?？衫眉僭O(shè)法判斷，即假設(shè)接觸面光滑，物體相對于它接觸的物體運動的方向，就是相對運動趨勢方向。例如：靜止在斜面上的物體受到的靜摩擦力的方向沿斜面向上。(如圖甲)靜摩擦力的方向與物體的運動方向可以成任意角度，如圖乙所示。(2)滑動摩擦力的方向與物體相對運動方向相反，與物體的運動方向無關(guān)。(3)無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，都可以是動力，也可以是阻力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運動的方向相同，則摩擦力為動力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運動的方向相反，則摩擦力為阻力。3.摩擦力有無的判斷方法(1)條件法：根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件判斷。(2)假設(shè)法：假設(shè)接觸面光滑，若物體原來的運動狀態(tài)改變，說明存在摩擦力；否則不存在摩擦力。(3)狀態(tài)法：由物體所處的狀態(tài)分析，若物體靜止或做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的知識可判斷是否存在摩擦力。1.如圖所示，一輛汽車在平直公路上向右行駛，車上有一木箱，試判斷下列情況中木箱所受的摩擦力種類及摩擦力的方向，是阻力還是動力？導(dǎo)練(1)汽車由靜止向右加速運動時(木箱和車無相對滑動)；答案靜摩擦力向右動力木箱隨汽車一起由靜止加速運動，假設(shè)二者的接觸面是光滑的，則汽車加速時，木箱由于慣性要保持原來相對地面靜止的狀態(tài)，因此它將相對于汽車向左滑動，而實際上木箱與汽車無相對滑動，即相對靜止，說明木箱有相對汽車向左滑動的趨勢，所以木箱受到向右的靜摩擦力，此靜摩擦力為動力。(2)汽車剎車時(木箱和車無相對滑動)；答案靜摩擦力向左阻力汽車剎車時，速度減小，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，則木箱將相對汽車向右滑動，而實際上木箱沒有滑動，說明木箱有相對汽車向右滑動的趨勢，所以木箱受到向左的靜摩擦力，此靜摩擦力為阻力。(3)汽車勻速運動時(木箱和車無相對滑動)；答案無摩擦力木箱隨汽車一起勻速運動時，二者無相對運動或相對運動趨勢，因而木箱不受摩擦力。(4)汽車剎車，木箱在車上滑動時；答案滑動摩擦力向左阻力汽車剎車，木箱相對于汽車向右滑動，可知木箱受到向左的滑動摩擦力，此滑動摩擦力為阻力。(5)汽車突然向右加速，木箱在車上滑動時。答案滑動摩擦力向右動力汽車突然向右加速，木箱相對于汽車向左滑動，可知木箱受到向右的滑動摩擦力，此滑動摩擦力為動力。2.(多選)(2023·福建福州期中)如圖所示為表面粗糙的傾斜皮帶傳輸裝置，皮帶的傳動速度保持不變，物體被無初速度地放在皮帶的底端A處，開始時物體在皮帶上滑動，當(dāng)它到達位置B后就不再相對皮帶滑動，而是隨皮帶一起勻速運動，直至到達頂端C，在傳送過程中，物體A.在AB段受到的摩擦力為沿皮帶向上的滑動摩擦力B.在AB段受到的摩擦力為沿皮帶向下的滑動摩擦力C.在BC段不受靜摩擦力D.在BC段受沿皮帶向上的靜摩擦力√√當(dāng)物體被無初速度地放在皮帶底端A處時，在物體相對皮帶向下滑動的過程中(即AB段)，物體受到沿皮帶向上的滑動摩擦力，選項A正確；在BC段，物體相對皮帶有向下運動的趨勢，受到沿皮帶向上的靜摩擦力，選項D正確。目標(biāo)二摩擦力的分析和計算質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，如圖所示，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，給物體一水平推力F。(取g＝10N/kg)觀察與思考(1)當(dāng)推力大小為5N時，地面對物體的摩擦力是多大？答案由題意知最大靜摩擦力為Fmax＝μFN＝0.5×20N＝10N當(dāng)F＝5N時，物體不動，F(xiàn)f＝5N(2)當(dāng)推力大小為12N時，地面對物體的摩擦力是多大？答案當(dāng)F＝12N時，物體滑動，F(xiàn)f＝10N。3.如圖所示，用水平力F將一木塊壓在豎直墻壁上，已知木塊重力G＝6N，木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，問：(1)當(dāng)F＝25N時，木塊沒有動，木塊受到的摩擦力為多大？導(dǎo)練答案6N當(dāng)F＝25N時，木塊沒有動，則木塊在豎直方向上受到的重力和靜摩擦力平衡，即Ff1＝G＝6N。(2)當(dāng)F增大為30N時，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？答案6N當(dāng)F增大為30N時，木塊仍靜止，木塊在豎直方向上仍然只受重力和靜摩擦力，且二力平衡，即Ff2＝G＝6N。(3)當(dāng)F＝10N時，木塊沿墻壁下滑，此時木塊受到的摩擦力為多大？答案2.5N當(dāng)F＝10N時，木塊沿墻壁下滑，此時木塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，在水平方向上，木塊受水平力F和墻壁的彈力，二力平衡，則FN＝F＝10N，則Ff3＝μFN＝0.25×10N＝2.5N。(4)當(dāng)F＝6N時，木塊受到的摩擦力又為多大？答案1.5N當(dāng)F＝6N時，F(xiàn)N′＝6N，木塊沿豎直墻壁下滑，則木塊受到的滑動摩擦力Ff4＝μFN′＝0.25×6N＝1.5N。在計算摩擦力的大小時，應(yīng)當(dāng)首先判斷摩擦力類型?；瑒幽Σ亮捎晒紽f＝μFN來求解，而靜摩擦力的大小不能套用上述公式，可根據(jù)二力平衡求解。總結(jié)提升目標(biāo)三摩擦力的突變摩擦力突變的類型(1)靜摩擦力大小或方向發(fā)生突變。(2)靜摩擦力突然變?yōu)榛瑒幽Σ亮Α?3)滑動摩擦力突然變?yōu)殪o摩擦力?？筛爬椤办o—靜”突變，“靜—動”突變，“動—靜”突變，其中相對滑動與相對靜止的臨界條件為靜摩擦力恰好達到最大值。觀察與思考4.如圖所示，一滑塊靜止在粗糙的水平木板上，現(xiàn)將木板的一端緩慢抬高，直至木板與水平面成90°角。在0<θ<90°的過程中，關(guān)于滑塊所受的摩擦力，下列說法正確的是A.滑塊先受靜摩擦力，然后受滑動摩擦力B.滑塊先不受摩擦力，然后受滑動摩擦力C.滑塊始終受到靜摩擦力D.滑塊始終受到滑動摩擦力導(dǎo)練√木板與水平方向夾角較小時，滑塊相對木板靜止，滑塊受到靜摩擦力，木板與水平方向夾角達到某一角度時，滑塊相對木板下滑，滑塊受到滑動摩擦力，故A正確。5.如圖所示，物體A的質(zhì)量為1kg，置于水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，從t＝0開始，物體以一定的初速度v0向右滑行的同時，受到一個水平向左、大小恒為F0＝1N的作用力，則反映物體受到的摩擦力Ff隨時