高一物理摩擦力的分析和计算.ppt
1,专题3 摩擦力的分析和计算,2,知识识记,3,一摩擦力的有无及方向判定,4,5,二摩擦力大小的计算1.滑动摩擦力的大小(1)公式:F=FN.(2)F的大小与FN成正比,与物体的运动状态无关.(3)动摩擦因数与接触面的粗糙程度和材料有关,与物体间的压力,相对运动的速度及接触面的大小均无关.(4)公式F=FN中的FN是物体与接触面间的正压力,不一定等于物体的重力,求FN要根据物体受力情况而定.,6,2.静摩擦力的大小(1)大小:0FFm.(2)与物体所受压力大小无关.(3)可由受力情况及二力平衡条件来确定,总等于使物体发生相对运动趋势的外力.(4)Fm为最大静摩擦力,大小等于物体刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力,其值略大于滑动摩擦力,有时认为二者相等.,7,15分钟随堂验收,8,1.下列说法中正确的是()A.所有滑动摩擦力都阻碍物体间的相对运动B.所有摩擦力都与正压力成正比C.静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦D.运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦答案:A解析:滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,且大小与正压力成正比,但静摩擦力却不一定与正压力成正比,故A对B错.运动和静止是相对于某一参考系而言的,并非静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力,运动的物体受到的一定是滑动摩擦力,故CD错误.,9,2.在水平力F作用下,重为G的物体沿墙壁匀速下滑,如图专3-1所示.若物体与墙之间的动摩擦因数为,则物体所受的摩擦力大小为()A.F B.F+GC.G D答案:AC解析:由滑动摩擦力公式得f=F,A正确;由二力平衡得f=G,C正确.,10,3.如图专3-2所示,物体m静止于倾角为的斜面上,现用垂直于斜面的推力F=kt(k为比例常量t为时间)作用在物体上.从t=0开始,物体所受摩擦力Ff随时间t的变化的关系是图专3-3中的哪一个()答案:D,11,解析:物体原来就静止在斜面上,所受合力为零,施加推力F,使物体对斜面的压力增大,沿斜面方向的力没有变化,合力仍为零,即静摩擦力等于物体的重力沿斜面向下的分力,D正确.考查考生对静摩擦力特性的理解和掌握程度,如果考生认为静摩擦力与物体对斜面的压力成正比,则会错选B.,12,4.如图专3-4所示,传送带在水平方向上以速度v0做匀速直线运动,把一质量为m速度为v的木块放到传送带上,假设放上物体后传送带速度不变,讨论在下列各种情况下,木块所受摩擦力的方向.(1)vv0;(2)v=v0;(3)vv0.答案:(1)摩擦力方向水平向左;(2)木块不受摩擦力;(3)摩擦力方向水平向右.,13,解析:本题借助传送带传送物体的实际情况,考查摩擦力方向和摩擦力的产生条件.(1)当vv0时,木块相对传送带向右滑动,则木块受到的滑动摩擦力与相对运动方向相反,所以摩擦力水平向左.(2)当v=v0时,即木块和传送带保持相对静止,所以木块所受到的摩擦力为零.(3)当vv0时,即木块相对传送带向左运动,木块受到的滑动摩擦力与相对运动方向相反,所以木块所受摩擦力方向水平向右.,14,45分钟课时作业,15,一选择题图专3-51.如图专3-5所示,P是位于水平粗糙桌面上的物块.用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中,若不计空气阻力,则关于P在水平面方向受到的作用力与相应的施力物体,下列说法中正确的是()A.拉力和摩擦力,施力物体是地球和桌面B.拉力和摩擦力,施力物体是绳和桌面C.重力mg和摩擦力,施力物体是地球和桌面D.重力mg和摩擦力,施力物体是绳和桌面答案:B,16,解析:P相对桌面向右运动受到向左的摩擦力,是桌子施加的,绳对P有向右的拉力作用,使其向右运动,绳是施力物体.重力mg竖直向下,不在水平方向,故只有B正确.,17,2.如图专3-6所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动,则木块所受到的摩擦力Ff随拉力F变化的图象是图专3-7中的()答案:D,18,解析:当F从零开始逐渐增大时,在小于最大静摩擦力之前,物体处于静止状态,Ff=F,摩擦力随F增大而增大,达到最大静摩擦力后,物体由静止改为在水平面上的运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力Ff=FN=mg,恒定不变,通常情况下FfFmax,故正确答案为D.,19,3.如图专3-8所示,一木板B放在水平地面上,木块A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上,用力F向左拉B,使B以速度v向左匀速运动,这时弹簧的拉力为FT,则下面说法中正确的是()A.木板B受到的滑动摩擦力的大小等于FTB.地面受到滑动摩擦力的大小等于FTC.若木板B以2v的速度运动,木块A受到的摩擦力大小为2FTD.若用2F的力作用在木板B上,木块A受到的摩擦力大小仍为FT答案:D,20,解析:AB发生相对滑动,则AB间有滑动摩擦力.由于B对A弹力不变,故AB间的滑动摩擦力不变,与B的运动速度无关,C错.当拉力为2F时,因为AB间的滑动摩擦力不变,故弹簧拉力FT不变.故D对.对B研究,地面对B的弹力不变,与B的运动速度无关,但地面对B的滑动摩擦力大于B对A的滑动摩擦力,故AB均错.,21,4.甲乙丙三个质量相同的物体均在水平地面上做直线运动,如图专3-9所示,地面与物体间的动摩擦因数均相同,下列判断正确的是()A.三个物体所受的摩擦力大小相同B.甲物体所受的摩擦力最小C.乙物体所受的摩擦力最大D.丙物体所受的摩擦力最大答案:BD,22,解析:因物体在地面上滑动,所受摩擦力为滑动摩擦力,与正压力成正比,应选择BD.,23,5.物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力F随时间变化的图象是图专3-10中的(取向右为正方向,g取10 N/kg)()答案:C,24,解析:物体向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由F1=mg得:F1=2 N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1 N,小于F1,故物体A不再运动,由二力平衡知,物体受到向右的静摩擦力,F2=F0=1 N,故C正确.,25,6.如图专3-11所示,物体ab和c叠放在水平桌面上,水平力Fb=5 NFc=10 N分别作用于物体b和c上,物体ab和c仍保持静止,以F1F2F3分别表示a与bb与cc与桌面间的静摩擦力的大小,则()A.F1=5 N,F2=0,F3=5 NB.F1=5 N,F2=5 N,F3=0C.F1=0,F2=5 N,F3=5 ND.F1=0,F2=10 N,F3=5 N答案:C,26,解析:本题分别取物体a物体a和b为研究对象.取物体a为研究对象:根据二力平衡可知,因为物体a处于静止状态,所以物体a在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用,若物体a受到了物体b对它的摩擦力,但又没有其他的力与这个摩擦力相平衡,则物体a将不能保持静止状态,因此,物体a没有受到物体b对它的摩擦力,所以物体a和b之间的静摩擦力F1=0.,27,取物体a和b为研究对象.在水平方向上物体a和b受到向左的拉力Fb=5 N,而物体a和b又是静止的,根据二力平衡知识可知,物体a和b一定还受到c对它的向右的静摩擦力,其大小为F2=Fb=5 N.F3=5 N,读者可用同样的方法求出.至此,根据题目给出的四个选项可知,该题答案应选C.,28,二非选择题7.一根重为G长度为L的均匀的长条木料放在水平桌面上,木料与桌面间的动摩擦因数为,现用水平力F推木料,当木料经过图专3-12所示的位置时,桌面对它的摩擦力等于_.答案:G解析:“用水平力F推木料,木料经过图示位置时”,说明木料是运动的,受到的摩擦力是滑动摩擦力.另外要明确木料在运动过程中受到的弹力是否改变.木料在竖直方向上受重力和弹力作用,二力平衡,故弹力FN=G,由滑动摩擦力公式知,摩擦力Ff=FN=G.,29,8.轻质纸带夹在书本内,已知书对纸带的压力为2 N,用测力计将纸带向外匀速拉出时,测力计读数为1 N,则书与纸带之间的动摩擦因数和纸带受的摩擦力分别为_和_.答案:0.25 1 N解析:由力的平衡知纸带受到的摩擦力等于拉力,为1 N.又2FN=1 N,所以,30,9.如图专3-13所示,重物A质量为mA=5 kg,重物B质量为mB=2 kg,A与桌面间的最大静摩擦力为Ff=10 N.为使系统处于静止状态,试求拉力F的范围.(g取10 m/s2)答案:10 NF30 N,31,解析:在水平方向上,重物A除了受到向左的拉力F绳子施与的向右的弹力FT外,还受到桌面施与的摩擦力作用.当拉力F取最小值Fmin时,重物A即将向右滑动,所受摩擦力为最大静摩擦力Ff,且方向向左.由Fmin+Ff=FT和FT=mBg,可得Fmin=mBg-Ff=210 N-10 N=10 N.当拉力F取最大值Fmax时,重物A即将向左滑动,所受摩擦力为最大静摩擦力Ff,且方向向右.由Fmax=FT+Ff和FT=mBg,可得Fmax=mBg+Ff=210 N+10 N=30 N.从而,拉力F的大小范围是10 NF30 N.,32,10.如图专3-14所示,轻质弹簧的劲度系数为20 N/cm,用其拉着一个重200 N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数.(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面能继续滑行,这时物体受到的摩擦力多大?答案:(1)0.4(2)120 N 80 N(3)80 N,33,解析:(1)物体做匀速直线运动,由二力平衡条件可得滑动摩擦力F1=F=kx=204 N=80 N,故物体与水平面间的动摩擦因数(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力F=kx=206 N=120 N.这时物体受到的摩擦力F2仍为滑动摩擦力,大小不变,即F2=F1=80 N.(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面能继续滑行,这时物体受到的摩擦力F3仍为滑动摩擦力,大小不变,即F3=F1=80 N.,34,11.我国邹德俊先生发明了吸附式挂衣钩,挂衣钩的主要部分是用橡胶制成的皮碗,挂衣钩可以吸附在平整墙壁上或木板上,与墙壁接触时,只有皮碗的2/5与墙壁接触,中空部分是真空,如图专3-15所示.若皮碗的整个截面面积为S,外界大气压强为p0,橡皮与墙面间的动摩擦因数为.根据材料分析:,35,(1)挂衣钩为什么能够吸附在墙上,即使挂上重物也不能脱落?试分析其原理.(2)挂衣钩最多能挂多少重物?答案:(1)见解析(2)p0S解析:(1)由于大气压强的作用,皮碗与墙壁接触并产生压力,静摩擦力与自身重力平衡,从而使吸附式挂衣钩能够吸附在墙上.当挂上重物时,只要总重力不超过皮碗与墙壁之间的最大静摩擦力,重物即能保持平衡不至于脱落.,36,(2)当所挂重物的重力超出了皮碗与墙壁之间的最大静摩擦力时皮碗就会相对墙壁滑动而使衣钩脱落.当挂衣钩吸附在墙壁上时,对墙的压力为FN=p0S,滑动摩擦力与最大静摩擦力相差很小,在计算时可以认为相等.故挂衣钩能够挂的最大重力为G=FN=p0S.,
