高中物理人教版（2019） 必修 第一冊(cè)第三章 專題強(qiáng)化　摩擦力綜合分析 學(xué)案

專題強(qiáng)化摩擦力綜合分析[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.進(jìn)一步理解摩擦力的概念，會(huì)用條件法、假設(shè)法、狀態(tài)法判斷摩擦力的有無(wú)(重點(diǎn))。2.會(huì)計(jì)算摩擦力的大小。3.掌握摩擦力突變問(wèn)題的分析方法，能分析滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力的突變問(wèn)題(重難點(diǎn))。一、對(duì)摩擦力的理解如圖所示，各物體接觸面均不光滑，請(qǐng)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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．對(duì)摩擦力的理解(1)摩擦力是指發(fā)生在兩個(gè)相互接觸的物體之間的阻礙兩個(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力的作用。(3)受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定是運(yùn)動(dòng)的，靜止的物體可能受到滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(duì)于它接觸的物體運(yùn)動(dòng)的方向，就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(yùn)動(dòng)方向可以成任意角度，如圖乙所示。(2)滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。(3)無(wú)論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，都可以是動(dòng)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(yùn)動(dòng)的方向相同，則摩擦力為動(dòng)力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運(yùn)動(dòng)的方向相反，則摩擦力為阻力。3．摩擦力有無(wú)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(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說(shuō)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)可判斷是否存在摩擦力。例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(dòng)力？(1)汽車由靜止向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(2)汽車剎車時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(3)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(4)汽車剎車，木箱在車上滑動(dòng)時(shí)；(5)汽車突然向右加速，木箱在車上滑動(dòng)時(shí)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2023·溫州市高一期中)如圖所示，A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)也相同。三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)(物體與傳送帶相對(duì)靜止)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭指示方向。下列說(shuō)法正確的是()A．A物體受到的摩擦力方向向右B．三個(gè)物體中只有A物體不受摩擦力作用C．B物體受到的摩擦力沿傳送帶向下D．B、C兩物體受到的摩擦力方向相反二、摩擦力大小的計(jì)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，給物體一水平推力F。(取g＝10N/kg)(1)當(dāng)推力大小為5N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，問(wèn)：(1)當(dāng)F＝25N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng)，木塊受到的摩擦力為多大？(2)當(dāng)F增大為30N時(shí)，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？(3)當(dāng)F＝10N時(shí)，木塊沿墻壁下滑，此時(shí)木塊受到的摩擦力為多大？(4)當(dāng)F＝6N時(shí)，木塊受到的摩擦力又為多大？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________在計(jì)算摩擦力的大小時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)首先判斷摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。三、摩擦力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?dòng)摩擦力。(3)滑動(dòng)摩擦力突然變?yōu)殪o摩擦力?？筛爬椤办o—靜”突變，“靜—?jiǎng)印蓖蛔?，“?dòng)—靜”突變，其中相對(duì)滑動(dòng)與相對(duì)靜止的臨界條件為靜摩擦力恰好達(dá)到最大值。例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(guò)程中，關(guān)于滑塊所受的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()A．滑塊先受靜摩擦力，然后受滑動(dòng)摩擦力B．滑塊先不受摩擦力，然后受滑動(dòng)摩擦力C．滑塊始終受到靜摩擦力D．滑塊始終受到滑動(dòng)摩擦力例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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，從t＝0開(kāi)始，物體以一定的初速度v0向右滑行的同時(shí)，受到一個(gè)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(shí)間變化的圖像正確的是(取向右為正方向，g取10N/kg)()專題強(qiáng)化摩擦力綜合分析[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.進(jìn)一步理解摩擦力的概念，會(huì)用條件法、假設(shè)法、狀態(tài)法判斷摩擦力的有無(wú)(重點(diǎn))。2.會(huì)計(jì)算摩擦力的大小。3.掌握摩擦力突變問(wèn)題的分析方法，能分析滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力的突變問(wèn)題(重難點(diǎn))。一、對(duì)摩擦力的理解如圖所示，各物體接觸面均不光滑，請(qǐng)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？答案A圖：物體相對(duì)于木板向左運(yùn)動(dòng)，受滑動(dòng)摩擦力的作用，方向水平向右B圖：物體在水平方向上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，不受摩擦力作用C圖：物體相對(duì)斜面有沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，受靜摩擦力，方向沿斜面向上D圖：物體相對(duì)于傳送帶有沿傳送帶向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，受靜摩擦力，方向沿傳送帶向上1．對(duì)摩擦力的理解(1)摩擦力是指發(fā)生在兩個(gè)相互接觸的物體之間的阻礙兩個(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力的作用。(3)受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定是運(yùn)動(dòng)的，靜止的物體可能受到滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(duì)于它接觸的物體運(yùn)動(dòng)的方向，就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(yùn)動(dòng)方向可以成任意角度，如圖乙所示。(2)滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。(3)無(wú)論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，都可以是動(dòng)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(yùn)動(dòng)的方向相同，則摩擦力為動(dòng)力，如果物體受到的摩擦力的方向與該物體運(yùn)動(dòng)的方向相反，則摩擦力為阻力。3．摩擦力有無(wú)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(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說(shuō)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)可判斷是否存在摩擦力。例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(dòng)力？(1)汽車由靜止向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(2)汽車剎車時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(3)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(木箱和車無(wú)相對(duì)滑動(dòng))；(4)汽車剎車，木箱在車上滑動(dòng)時(shí)；(5)汽車突然向右加速，木箱在車上滑動(dòng)時(shí)。答案(1)靜摩擦力向右動(dòng)力(2)靜摩擦力向左阻力(3)無(wú)摩擦力(4)滑動(dòng)摩擦力向左阻力(5)滑動(dòng)摩擦力向右動(dòng)力解析(1)木箱隨汽車一起由靜止加速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)二者的接觸面是光滑的，則汽車加速時(shí)，木箱由于慣性要保持原來(lái)相對(duì)地面靜止的狀態(tài)，因此它將相對(duì)于汽車向左滑動(dòng)，而實(shí)際上木箱與汽車無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，即相對(duì)靜止，說(shuō)明木箱有相對(duì)汽車向左滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以木箱受到向右的靜摩擦力，此靜摩擦力為動(dòng)力。(2)汽車剎車時(shí)，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(duì)汽車向右滑動(dòng)，而實(shí)際上木箱沒(méi)有滑動(dòng)，說(shuō)明木箱有相對(duì)汽車向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以木箱受到向左的靜摩擦力，此靜摩擦力為阻力。(3)木箱隨汽車一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因而木箱不受摩擦力。(4)汽車剎車，木箱相對(duì)于汽車向右滑動(dòng)，可知木箱受到向左的滑動(dòng)摩擦力，此滑動(dòng)摩擦力為阻力。(5)汽車突然向右加速，木箱相對(duì)于汽車向左滑動(dòng)，可知木箱受到向右的滑動(dòng)摩擦力，此滑動(dòng)摩擦力為動(dòng)力。例2(2023·溫州市高一期中)如圖所示，A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)也相同。三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)(物體與傳送帶相對(duì)靜止)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭指示方向。下列說(shuō)法正確的是()A．A物體受到的摩擦力方向向右B．三個(gè)物體中只有A物體不受摩擦力作用C．B物體受到的摩擦力沿傳送帶向下D．B、C兩物體受到的摩擦力方向相反答案B解析A物體沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不受摩擦力作用，A錯(cuò)誤；B、C兩物體均有相對(duì)傳送帶向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故均受到沿傳送帶向上的靜摩擦力作用，B正確，C、D錯(cuò)誤。二、摩擦力大小的計(jì)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，給物體一水平推力F。(取g＝10N/kg)(1)當(dāng)推力大小為5N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？答案由題意知最大靜摩擦力為Fmax＝μFN＝0.5×20＝10N(1)當(dāng)F＝5N時(shí)，物體不動(dòng)，F(xiàn)f＝5N(2)當(dāng)F＝12N時(shí)，物體滑動(dòng)，F(xiàn)f＝10N。例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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，問(wèn)：(1)當(dāng)F＝25N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng)，木塊受到的摩擦力為多大？(2)當(dāng)F增大為30N時(shí)，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？(3)當(dāng)F＝10N時(shí)，木塊沿墻壁下滑，此時(shí)木塊受到的摩擦力為多大？(4)當(dāng)F＝6N時(shí)，木塊受到的摩擦力又為多大？答案(1)6N(2)6N(3)2.5N(4)1.5N解析(1)當(dāng)F＝25N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng)，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(shí)，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。(4)當(dāng)F＝6N時(shí)，F(xiàn)N′＝6N，木塊沿豎直墻壁下滑，則木塊受到的滑動(dòng)摩擦力Ff4＝μFN′＝0.25×6N＝1.5N。在計(jì)算摩擦力的大小時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)首先判斷摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩