第2課時(shí)摩擦力

第2課時(shí)摩擦力

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第17頁(yè))1．知道滑動(dòng)摩擦、靜摩擦、動(dòng)摩擦因數(shù)的內(nèi)容及含義；2．能在有關(guān)問(wèn)題中識(shí)別和直接應(yīng)用上述概念．掌握摩擦力大小和方向的判斷及其分析方法．

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第17頁(yè))一、滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的定義1．滑動(dòng)摩擦力：兩個(gè)相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力．2．靜摩擦力：兩個(gè)相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體，當(dāng)它們具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力．二、兩種摩擦力的比較(1)摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)．(2)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動(dòng)．(3)接觸面處有摩擦力時(shí)一定有彈力，且彈力與摩擦力總垂直，反之不一定成立．

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第17頁(yè))1．關(guān)于摩擦力的作用，有如下幾種說(shuō)法，其中正確的是(

ABD

)A．摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)B．摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向有時(shí)是一致的C．摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向總是在同一直線上的D．摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反解析：摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能共線也可能成任意夾角．2．裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出，如圖所示，則在勻加速拖出的過(guò)程中(

D

)A．材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小B．材料與平臺(tái)之間的相對(duì)速度逐漸增大，摩擦力逐漸增大C．平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小D．材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而摩擦力不變解析：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面積的大小無(wú)關(guān)，與相對(duì)速度大小也無(wú)關(guān)，只與正壓力和動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān)，A、B錯(cuò)誤；在勻加速拖出的過(guò)程中，支持力始終等于重力，動(dòng)摩擦因數(shù)又不變，因此摩擦力不變，C錯(cuò)誤，D正確．3．木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25；夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng)．現(xiàn)用F＝1N的水平拉力作用在木塊B上．如圖所示．力F作用后(靜摩擦力最大值等于滑動(dòng)摩擦力)(

C

)A．木塊A所受摩擦力大小是12.5NB．木塊A所受摩擦力大小是11.5NC．木塊B所受摩擦力大小是9ND．木塊B所受摩擦力大小是7N解析：A、B滑動(dòng)時(shí)的摩擦力分別為FA＝μGA＝12.5N、FB＝μGB＝15N．施加力F之前，靜摩擦力Ff＝kx＝8N，施加力F之后，對(duì)B物體F＋kx＝9N<15N，即物體B靜止不動(dòng)，摩擦力大小為9N，A也靜止不動(dòng)，摩擦力仍為8N．所以ABD錯(cuò)誤、C正確．

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第17～18頁(yè))摩擦力方向的判斷1．滑動(dòng)摩擦力的方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，但與物體運(yùn)動(dòng)的方向不一定相反．2．判斷靜摩擦力方向的幾種方法(1)假設(shè)法：假設(shè)接觸面光滑，看物體是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，若發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說(shuō)明物體受靜摩擦力，且物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向即為相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，從而確定靜摩擦力的方向．(2)反推法：是從研究物體表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反推它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，就容易判斷摩擦力的方向了．3．根據(jù)摩擦力的效果來(lái)判斷其方向．摩擦力的效果表現(xiàn)為：平衡其他力、做動(dòng)力、做阻力、提供向心力等．【例1】如圖所示，物體A置于傾斜的傳送帶上，它能隨傳送帶一起向上或向下做勻速運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于物體A在上述兩種情況下的受力描述，正確的是(

)A．物體A隨傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，A所受的摩擦力沿斜面向下B．物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，A所受的摩擦力沿斜面向下C．物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，A不受摩擦力作用D．無(wú)論A隨傳送帶一起向上還是向下運(yùn)動(dòng)，傳送帶對(duì)物體A的作用力均相同思路點(diǎn)撥：物體A無(wú)論隨傳送帶一起向上還是向下做勻速運(yùn)動(dòng)，均為平衡狀態(tài)，故可根據(jù)摩擦力的作用效果來(lái)判斷．解析：無(wú)論傳送帶向上還是向下運(yùn)動(dòng)，物體A隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)，在重力作用下有相對(duì)于傳送帶沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，傳送帶對(duì)物體有沿斜面向上的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件可得Ff＝mgsinθ，所以D正確．答案：D.摩擦力方向的判斷一般比較復(fù)雜，有時(shí)只根據(jù)其產(chǎn)生的條件很難判斷，這時(shí)就要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，即采用“反推法”．針對(duì)訓(xùn)練11：如圖(甲)、(乙)所示，物體A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向勻速運(yùn)動(dòng)，關(guān)于物體A所受的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是(

)A．(甲)、(乙)兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F相同B．(甲)、(乙)兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F相反C．(甲)、(乙)兩圖中物體A均不受摩擦力D．(甲)圖中物體A不受摩擦力，(乙)圖中物體A受摩擦力，方向和F相同解析：圖(甲)中，假設(shè)A、B之間光滑接觸，則物體A在水平方向不受任何外力作用，A仍可保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A不受摩擦力；圖(乙)中，假設(shè)物體A不受摩擦力或所受摩擦力沿斜面向下時(shí)，則A將會(huì)在重力沿斜面向下的分力或該分力與摩擦力的合力作用下，沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，與題設(shè)條件矛盾，故A所受摩擦力應(yīng)沿斜面向上．答案：D.摩擦力大小的計(jì)算方法計(jì)算摩擦力的大小，首先要判斷摩擦力是屬于靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，然后根據(jù)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的特點(diǎn)并結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況計(jì)算其大小．1．靜摩擦力大小的計(jì)算(1)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)(靜止或勻速)，利用力的平衡條件來(lái)判斷其大?。?2)物體有加速度時(shí)，若只有摩擦力，則Ff＝ma，例如勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上物體靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度；若除摩擦力外，物體還受其他力，則F合＝ma，先求合力再求摩擦力．2．滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算(1)滑動(dòng)摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來(lái)計(jì)算，但應(yīng)注意：①μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)，F(xiàn)N為兩接觸面間正壓力，其大小不一定等于物體的重力．②滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，與接觸面的面積大小也無(wú)關(guān)．

(2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求解①若物體處于平衡狀態(tài)，利用平衡條件求解．②若物體有加速度，利用牛頓第二定律和受力分析結(jié)合起來(lái)求解．3．最大靜摩擦力的計(jì)算一般情況下，最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力，為了處理問(wèn)題的方便，最大靜摩擦力可按近似等于滑動(dòng)摩擦力處理．【例2】如圖所示，輕繩兩端分別與A、C兩物體相連接，mA＝1kg，mB＝2kg，mC＝3kg，物體A、B、C及C與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.1，輕繩與滑輪間的摩擦可忽略不計(jì)．若要用力將C物體拉動(dòng)，則作用在C物體上的(按最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力計(jì)算)水平向左的拉力F最小為(取g＝10m/s2)(

)A．6NB．8NC．10ND．12N思路點(diǎn)撥：F最小與剛好拉動(dòng)對(duì)應(yīng)，剛好拉動(dòng)時(shí)，物體之間達(dá)到最大靜摩擦力．分別以A和A、B、C整體為研究對(duì)象列平衡方程求解．解析：滑輪兩邊繩上的力相等，設(shè)為FT，先根據(jù)整體法，對(duì)A、B、C整體研究，剛好拉動(dòng)時(shí)，F(xiàn)最小，有F＝2FT＋μ(mA＋mB＋mC)g，對(duì)A研究，A剛剛運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)T＝μmAg，聯(lián)立解得F＝8N.答案：B.深入挖掘題目中的隱含條件是解物理題的關(guān)鍵．本題求拉動(dòng)C的最小力，隱含著各物體之間達(dá)到最大靜摩擦力．針對(duì)訓(xùn)練21：如圖所示，物體疊放在水平桌面上，水平力為Fb＝5N、Fc＝10N，分別作用于物體B、C上，A、B和C仍保持靜止．以Ff1、Ff2、Ff3分別表示A與B、B與C、C與桌面間的靜摩擦力的大小，則(

)A．Ff1＝5N，F(xiàn)f2＝0，F(xiàn)f3＝5NB．Ff1＝5N，F(xiàn)f2＝5N，F(xiàn)f3＝0C．Ff1＝0，F(xiàn)f2＝5N，F(xiàn)f3＝5ND．Ff1＝0，F(xiàn)f2＝10N，F(xiàn)f3＝5N解析：對(duì)疊加體問(wèn)題往往要先從上邊的物體開(kāi)始分析．A與B之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，故Ff1＝0，根據(jù)物體B水平方向平衡的條件可判定Ff2＝5N，再分析C的平衡條件，則得出Ff3＝5N，即C項(xiàng)正確．答案：C.(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第19頁(yè))1．(2010年課標(biāo)全國(guó)卷，18)如圖所示，一物塊置于水平地面上．當(dāng)用與水平方向成60°角的力F1拉物塊時(shí)，物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)改用與水平方向成30°角的力F2推物塊時(shí)，物塊仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若F1和F2的大小相等，則物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(

B

)A.－1B．2－C.－D．1－

本題主要考查與滑動(dòng)摩擦力有關(guān)的共點(diǎn)力平衡問(wèn)題，要求考生會(huì)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，會(huì)運(yùn)用正交分解法．

(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第216～217頁(yè))考點(diǎn)題號(hào)1.靜摩擦力的考查2、3、42.滑動(dòng)摩擦力的考查8、9、103.綜合考查1、5、6、7【測(cè)控導(dǎo)航】1.關(guān)于摩擦力，下列說(shuō)法正確的是(

C

)A．兩個(gè)接觸的物體間可能只存在相互作用的摩擦力B．兩個(gè)物體間有彈力一定有摩擦力C．汽車在水平公路上行駛，驅(qū)動(dòng)輪受到的摩擦力向前D．雜技演員用手握著豎直的桿向上攀，手握桿的力越大，手受到桿的摩擦力越大解析：有摩擦力一定有彈力，A錯(cuò)；有彈力不一定有摩擦力，B錯(cuò)；驅(qū)動(dòng)輪與地面間的力是摩擦力，方向向前，C正確；演員爬桿時(shí)，是靜摩擦力，與壓力無(wú)關(guān)，D錯(cuò)．2．物體b在水平推力F作用下，將物體a擠壓在豎直墻壁上，如圖所示．a(chǎn)、b處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于a、b兩物體的受力情況，下列說(shuō)法正確的是(

AD

)A．a(chǎn)受到兩個(gè)摩擦力的作用B．a(chǎn)共受到四個(gè)力的作用C．b共受到三個(gè)力的作用D．a(chǎn)受到墻壁摩擦力的大小不隨F的增大而增大解析：以整體為研究對(duì)象，整體受到重力、水平推力F、墻對(duì)整體的水平向右的彈力、墻壁對(duì)整體的摩擦力．由于整體處于平衡狀態(tài)，所以摩擦力不隨著F的增大而增大，D項(xiàng)正確；隔離b為研究對(duì)象，b受到重力、水平推力F、a對(duì)b的水平向右的彈力、a對(duì)b向上的摩擦力四個(gè)力作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤．再隔離a，b對(duì)a施加向下的摩擦力、墻壁對(duì)a有向上的摩擦力作用、重力及水平方向上的兩個(gè)彈力，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤．3．如圖所示，有一個(gè)重力不計(jì)的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過(guò)程中容器始終保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是(

BC

)A．容器受到的摩擦力不變B．容器受到的摩擦力逐漸增大C．水平力F可能不變D．水平力F必須逐漸增大解析：在豎直方向由二力平衡知摩擦力大小等于重力(容器及水)，故B正確；因是靜摩擦力，與水平力F的大小無(wú)關(guān)，所以水平方向力F可能不變，C正確．4．如圖所示，重80N的物體A放在傾角為30°的粗糙斜面上，有一根原長(zhǎng)為10cm，勁度系數(shù)為1000N/m的彈簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物體A后，彈簧長(zhǎng)度縮短為8cm，現(xiàn)用一測(cè)力計(jì)沿斜面向上拉物體A，若物體A與斜面間最大靜摩擦力為25N，當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度仍為8cm時(shí)，測(cè)力計(jì)讀數(shù)F不可能為(

D

)A．10NB．20NC．40ND．60N解析：設(shè)A與斜面的靜摩擦力沿斜面向上，由平衡條件得：F＋Ff＋F彈＝mgsin30°.可得：F＋Ff＝20N，F(xiàn)由0逐漸增大，F(xiàn)f逐漸減小，當(dāng)Ff＝0時(shí)，F(xiàn)為20N，故A、B均可能；當(dāng)F繼續(xù)增大致使Ff沿斜面向下時(shí)，F(xiàn)＋F彈＝Ff＋mgsin30°.有：F＝Ff＋20N，隨F增大，F(xiàn)f也逐漸增大，直到Ff＝25N，此時(shí)F＝45N，當(dāng)F＞45N，物體A就沿斜面滑動(dòng)，故測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不可能為60N.5．(2010年無(wú)錫市模擬)如圖所示，帶有長(zhǎng)方體盒子的斜劈A放在固定的斜面體C上，在盒子內(nèi)放有光滑球B，B恰與盒子前、后壁P、Q點(diǎn)相接觸．若使斜劈A在斜面C上靜止不動(dòng)，則P、Q對(duì)球B無(wú)壓力．以下說(shuō)法正確的是(

CD

)A．若C的斜面光滑，斜劈A由靜止釋放，則P點(diǎn)對(duì)球B有壓力B．若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，則P、Q對(duì)球B均無(wú)壓力C．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面勻速下滑，則P、Q對(duì)球B均無(wú)壓力D．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，則Q點(diǎn)對(duì)球B有壓力解析：若C的斜面光滑，無(wú)論A由靜止釋放還是沿斜面向上滑行，通過(guò)A、B整體受力分析可知，整體具有沿斜面向下的加速度，B球所受合力應(yīng)沿斜面向下，故Q點(diǎn)對(duì)球B有壓力，A、B項(xiàng)錯(cuò)；若C的斜面粗糙，斜劈A勻速下滑時(shí)，整體所受合力為零，故P、Q不可能對(duì)球B有壓力，C項(xiàng)正確；若C的斜面粗糙，斜劈A加速下滑時(shí)，A、B整體具有沿斜面向下的加速度，故球B所受合力也應(yīng)沿斜面向下，故Q點(diǎn)一定對(duì)球B有壓力，D項(xiàng)正確．6．(2009年北京卷)如圖所示，將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為θ的固定斜面上．滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g，則(

C

)A．將滑塊由靜止釋放，如果μ>tanθ，滑塊將下滑B．給滑塊沿斜面向下的初速度，如果μ<tanθ，滑塊將減速下滑C．用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，拉力大小應(yīng)是2mgsinθD．用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，拉力大小應(yīng)是mgsinθ解析：若有mgsinθ＝μmgcosθ，則μ＝tanθ，滑塊恰好平衡；若μ>tanθ，則mgsinθ<μmgcosθ，由靜止釋放，滑塊不下滑；若μ<tanθ，即mgsinθ>μmgcosθ，給滑塊一向下的初速度，滑塊將加速下滑；用平行于斜面的力向上拉滑塊勻速運(yùn)動(dòng)，若μ＝tanθ，拉力為2mgsinθ；用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速運(yùn)動(dòng)，拉力為零，故C正確．7．(2011年浙江杭州第一次質(zhì)檢)如圖(甲)所示，斜面固定在地面上，傾角為37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．質(zhì)量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長(zhǎng)，該滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8)，則該滑塊所受摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是圖(乙)中的(取初速度方向?yàn)檎较?(g＝10m/s2)(

B

)解析：①滑塊沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)，所受的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，則Ff＝μmgcos37°＝0.8×1×10×0.8N＝6.4N．②當(dāng)滑塊向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，由于mgsin37°＝6N<Ff，所以滑塊靜止于最高點(diǎn)，則靜摩擦力為Ff′＝mgsin37°＝6N，故B對(duì)．8．某同學(xué)在探究摩擦力的實(shí)驗(yàn)中采用了如圖所示的操作，將一個(gè)長(zhǎng)方體木塊放在水平桌面上，然后用一個(gè)力傳感器對(duì)木塊施加一個(gè)水平拉力F，并用另外一個(gè)傳感器對(duì)木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，表中是她記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．木塊的重力為10.00N，重力加速度為g＝9.8m/s2，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題(答案保留3位有效數(shù)字)：(1)木塊與桌面間的最大靜摩擦力Fmax>________N；(2)木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________；(3)木塊勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力Ff＝________N.實(shí)驗(yàn)次數(shù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)水平拉力F/N1靜止3.622靜止4.0