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文档简介

1产生:两个相互接触的物体,有 时产时产 生的摩擦力 2作用效果:总是起着阻碍物体间间 的作用 3产生条件:相互接触且 ;有 ; 相对运动趋势 相对运动趋势 挤压 相对运动趋势 接触面粗糙 摩擦力 受力分析 受静摩擦力作用的物体一定静止吗? 提示:受静摩力作用的物体不一定静止;可能静止,可能运动 4大小:随外力的变变化而变变化,大小在零和最大静摩擦力之间间 5方向:与接触面相切,且总总是与物体的 方向相反 6最大静摩擦力:静摩擦力的最大值值,叫做最大静摩擦力 相对运动趋势 1. 物体受到静摩擦力时时,物体不一定是静止的,也可能 是运动动的,但一定是相对对静止的如图图221所示, 物体随传传送带带一起以速度v向上运动动,物体相对传对传 送 带带静止物体虽虽然运动动受到的却是静摩擦力 2其大小、方向都跟产产生相对对运动趋势动趋势 的外力密切相关,但跟接触面相互间间 压压力FN无直接关系因而静摩擦力具有大小、方向的可变变性,变变化性强是它的 特点,其大小只能依据物体的运动动状态进态进 行计计算,若为为平衡态态,静摩擦力将由 平衡条件建立方程求解;若为为非平衡态态,可由动动力学规规律建立方程求解 图221 3最大静摩擦力Ffm是物体将要发发生相对对滑动这动这 一临临界状态时态时 的摩擦力,它 的数值值与FN成正比,在FN不变变的情况下,滑动动摩擦力略小于Ffm,而静摩擦力 可在0Ffm间变间变 化 1. 如图图222所示,物体m静止于倾倾角为为的斜面上,现现用垂直于斜面的推力 Fkt(k为为比例常量、t为时间为时间 )作用在物体上从t0开始,物体所受摩擦力f 随时间时间 t的变变化关系是( ) 图222 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,沿斜面方向上的力没有变化,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 答案:D 1产生:两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力 2作用效果:总是起着阻碍物体间间 的作用 3产生条件:相互接触且 ;有 运动动; 4大小:滑动动摩擦力大小与 成正比,即:Ff . 5方向:跟接触面相切,并跟物体 相反 相对运动 相对运动 挤压相对接触面粗糙 压力 FN 相对运动方向 要正确理解摩擦力产生条件中“相对”的含义:“相对”既不是对“地”,也不是对 “观察者”,“相对”的是跟它接触的物体,即把其中一个物体作参考系,分析另 一个物体相对于参考系的运动 对FfFN的理解 (1)将Ff /FN定义为动义为动 摩擦因数,即Ff /FN,只与接触面的粗糙程度、接触 面的材料有关,与接触面积积和接触面上受力、运动动状态态无关 (2)“FfFN”中FN“并不总总是等于物体的重力”,是易错错点,例如,质质量为为m的 物块块沿倾倾角为为的斜面下滑,则压则压 力大小FNmgcos,只有物体置于水平接触 面上且在竖竖直方向上处处于平衡状态时态时 ,才有FNmg成立 2. (2010田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验实验 中采用了如图图22 3所示的操作,将一个长长方体木块块放在水平桌面上,然后用一个力传传感器对对 木块块施加一个水平拉力F,并用另外一个传传感器对对木块块的运动动状态进态进 行监测监测 ,表中是她记录记录 的实验实验 数据木块块的重力为为10.00 N,重力加速度g9.80 m/s2 ,根据表格中的数据回答下列问题问题 (答案保留3位有效数字): 图223 实验实验 次 数 运动动状 态态 水平拉力F/N 1静止3.62 2静止4.00 3匀速4.01 4匀加速5.01 5匀加速5.49 (1)木块块与桌面间间的最大静摩擦力Ffm_ N; (2)木块块与桌面间间的动动摩擦因数_; (3)木块块匀加速运动时动时 受到的摩擦力Ff_ N. 解析:(1)木块匀速运动时的滑动摩擦力为4.01 N, 因此最大静摩擦力Ffm一定大于4.01 N. (2)由Ffmg得:0.401. (3)木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力, 故Ff4.01 N. 答案:(1)4.01 (2)0.401 (3)4.01 1概念:把研究对对象(指定物体)在指定的物理环环境中受到的所有力都分析出 来,并画出物体所受力的 ,这这个过过程就是受力分析 2受力分析的一般顺序 先分析 ,再分析 (弹弹力、摩擦力),最后分析其他力 (电电磁力、浮力等) 示意图 重力接触力 对物体受力分析时应注意以下几点 (1)不要把研究对对象所受的力与它对对其他物体的作用力相混淆; (2)对对于作用在物体上的每一个力,都必须须明确它的来源,不能无中生有; (3)分析的是物体受到哪些“性质质力”(按性质质分类类的力), 不能把“效果力”与“性质质力”混淆重复分析 假设法是受力分析有效的辅助方法当不容易确定某力的有无或方向时,可先 假设该力有或无(或方向),看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果 【例1】如图图224所示,一斜面体静止在粗糙的水平地面上,一物体恰能在斜面 体上沿斜面匀速下滑,可以证证明此时时斜面不受地面的摩擦力作用若沿平行于斜面 的方向用力F向下推此物体,使物体加速下滑,斜面体依然和地面保持相对对静止, 则则斜面体受地面的摩擦力( ) A大小为为零 B方向水平向右 C方向水平向左 D大小和方向无法判断 图224 解析:物体由斜面上匀速下滑时,斜面体对物体的作用力与物体的重力等大反 向,因此斜面体对物块的作用力竖直向上,根据物体间相对作用,物体对斜面 体的作用力竖直向下;若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体,使物体加 速下滑,物体对斜面体的作用力大小方向不变,因此地面对斜面体的摩擦力仍 然为零,A正确 答案:A 静摩擦力方向的判断方法 1假设设法 2状态态法:根据二力平衡条件、牛顿顿第二定律或牛顿顿第三定律,可以判断静摩 擦力的方向假如用一水平力推桌子,若桌子在水平地面上静止不动动,这时这时 地面 会对对桌子施一静摩擦力根据二力平衡条件可知,该该静摩擦力的方向与推力的方 向相反,加速状态时态时 物体所受的静摩擦力可由牛顿顿第二定律确定 3利用牛顿顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断此法关键键是抓住“力 是成对对出现现的”,先确定受力较较少的物体受到的静摩擦力方向,再根据“反向”确 定另一物体受到的静摩擦力 11如图图225所示,一个木块块放在固定的粗糙斜面上,今对对木块块施一个既 与斜面底边边平行又与斜面平行的推力F,木块处块处 于静止状态态,如将力F撤消, 则则木块块( ) A仍保持静止 B将沿斜面下滑 C受到的摩擦力大小不变变 D受 到的摩擦力方向不变变 图225 解析:有力F作用时,木块在斜面内的受力如图,且Ff 当撤去力F后,木块只受mgsin和Ff,且FfFf ,故仍静止,摩擦力的方 向变为沿斜面向上 答案:A 【例2】一质质量不计计的弹弹簧原长为长为 10 cm,一端固定于质质量m2 kg的物体上, 另一端施一水平拉力F.(g10 m/s2) (1)若物体与水平面间间的动动摩擦因数为为0.2, 当弹弹簧拉长长12 cm时时,物体恰好匀速运动动,弹弹簧的劲劲度系数多大? (2)若将弹弹簧拉长长11 cm时时,物体所受到的摩擦力大小为为多少? (3)若将弹弹簧拉长长13 cm时时,物体所受的摩擦力大小为为多少? (设设最大静摩擦力与滑动动摩擦力相等) 图226 解析:(1)物体匀速前进时,k(xx0)mg 则k 200 N/m (2)F1k(x1x0)200(0.110.10)2 N 最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力fm0.22104 N 故物体没动,所受静摩擦力f1F12 N. (3)弹簧弹力F2k(x2x0)200(0.130.10)6 N. 物体将加速前进,此时所受到的滑动摩擦力为f2FNmg0.22104 N. 答案:(1)200 N/m (2)2 N (3)4 N 摩擦力大小的计算方法:在计算摩擦力的大小之前,必须首先分析物体的运动 情况,判明是滑动摩擦,还是静摩擦 (1)滑动摩擦力的计算方法: 可用FfFN计算最关键的是对相互挤压力FN的分析,并不总是等于物体的 重力,它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关 (2)静摩擦力的计算方法 一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡条件或牛 顿运动定律列方程求解 21 如图图227所示,质质量分别为别为 m和M两物体P和Q叠放在倾倾角为为的斜面 上,P、Q之间间的动动摩擦因数为为1,Q与斜面间间的动动摩擦因数为为2.当它们们从静 止开始沿斜面滑下时时,两物体始终终保持相对对静止,则则物体P受到的摩擦力大小 为为( ) A0 B1mgcos C2mgcos D(12)mgcos 图227 解析:当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度agsin2gcos 因为P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力 对物体P应用牛顿第二定律得mgsin Ffma 所以Ff2mgcos,故选C. 答案:C 【例3】如图图228所示,物体A靠在竖竖直墙墙面上,在力F作用下,A、B保持 静止物体B的受力个数为为( ) A2 B3 C4 D5 图228 解析:以A为研究对象,受力情况如下图甲所示,此时,墙对物体A没有支 持力(此结论可利用整体法得出) 再以B为研究对象,结合牛顿第三定律,其受力情况如上图乙所示,即要 保持物体B平衡,B应受到重力、压力、摩擦力、力F四个力的作用,正确 选项为C. 答案:C (1)若物体A被固定在墙上,其他条件不变,则物体B可能受几个力的作用 (2)若将力F改为水平向左的力作用在物体B上,其他条件不变, 则物体A、B分别受几个力的作用 解析:(1)若A被固定在墙上,则B可能只受重力和力F两个力的作用, 也可能受到重力、力F、A对B的压力、A对B的摩擦力四个力的作用 (2)把A、B作为一个整体受力情况如图甲所示,即整体受到重力、力F、 墙对整体的压力和摩擦力四个力的作用 以B为研究对象,受力情况如图乙所示,即B受到重力、力F、A对B的压力和摩 擦力四个力的作用 以A为研究对象,受力情况如上图丙所示,即A受到重力、墙对A的弹力和摩擦 力、B对A的支持力和摩擦力共五个力的作用 答案:(1)2个或4个 (2)5个 4个 受力分析的步骤 31 如图图229所示,倾倾斜天花板平面与竖竖直方向夹夹角为为,推力F垂直天 花板平面作用在木块块上,使其处处于静止状态态,则则( ) A木块块一定受三个力作用 B天花板对对木块块的弹弹力FNF C木块块受的静摩擦力等于mgcos D木块块受的静摩擦力等于mg/cos 图229 解析:把木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解:mgcos Ff ,mgsinFNF.所以木块一定受四个力作用,天花板对木块的弹力FN F,因此A、B、D错误,C正确 答案:C 如图2210所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相 连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的已知Q与P之间以及P与桌面之间的 动摩擦因数都是,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计 ,若用一水平向右的力F拉P使它做匀速直线运动,求F的大小. 图2210 【考卷实录】 【教师点评】 错误之处:对物块块P的受力分析不全面 缺少方程FfFN. 解答中式研究对对象不明确 错因剖析:平时时没有养成按一定顺顺序分析受力的习惯习惯 , 造成对对物体受力分析不全面 处处理连连接体问题问题 ,没能明确各研究对对象、得分方程不全,造成错误错误 思路突破: 正确解答:对Q受力分

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