摩擦力的突变模型

1、“静静突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静 止状态,当作用在物体上的其他力的合力发 生变化时,如果物体仍然保持静止状态,那么 物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突【典例11 一木块放在水平桌面上, 在水平方向共受到三个力即Fi、F2和摩擦力 的作用,木块处于静止状态,如图 2-2-10 所示,其中Fi = 10 N, F2 = 2 N,假设撤去Fi, 那么木块受到的摩擦力为().A. 10 N,方向向左B. 6 N,方向向右C. 2 N,方向向右 D. 0解析 当物体受F1、F2及摩擦力的作用 而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所 受的摩擦力的大小为8 N,可知最大静摩擦 力 Ffmax

2、>8 N.当撤去力 F1 后,F2= 2 N<Ffmax, 物体仍处于静止状态,由平衡条件可知物体 所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与 作用在物体上的F2等大反向.C正确.答案 C即学即练1如图2-2-11所示,轻弹 簧的一端与物块P相连,另一端固定在木板 上.先将木板水平放置,并使弹簧处于拉伸 状态.缓慢抬起木板的右端,使倾角逐渐增 大,直至物块P刚要沿木板向下滑动,在这 个过程中,物块P所受静摩擦力的大小变化J, I情况是；一A.先保持不变B. 一直增大C.先增大后减小D.先减小后增大解析此题考查共点力的动态平衡问 题.对物块进行受力分析可知,由于初始状 态弹簧被拉伸,所以

3、物块受到的摩擦力水平 向左,当倾角逐渐增大时,物块所受重力在 斜面方向的分力逐渐增大,所以摩擦力先逐 渐减小,当弹力与重力的分力平衡时,摩擦 力减为0;当倾角继续增大时,摩擦力向上 逐渐增大,应选项D正确.答案 D“静动突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止 状态,当其他力变化时,如果物体不能保持 静止状态,那么物体受到的静摩擦力将“突变 成滑动摩擦力.【典例2】如图2-2-12所示,在平 板与水平面间的夹角9逐渐变大的过程中, 分析木块m受到的摩擦力的情况.解析 当8角较小时,木块静止不动,木块受到静摩擦力F静的作用,静摩擦力F静与物体的重力G在沿斜面上的分力Gsin 8是一对平衡力,故F静

4、=6$所9,8变大,那么5静=6$M8变大.当角到达一个确定的值60时,木块恰好匀速运动,这时木块受到滑动摩擦力F滑的作用.利用受力平衡得 5滑=6$M00利用公式得 F滑=n (Cos (0 ().两式联立得 尸tan 00当8 > 8 0后,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,那么5滑=Gcos 9故当9继续变大时,物体受到的滑动摩 擦力减小了.当8 = 90°时,物体受到的滑动摩擦力答案见解析即学即练2在探究静摩擦力变化的规 律及滑动摩擦力变化的规律的实验中,特设 计了如图2 213甲所示的演示装置,力传 感器A与计算机连接,可获得力随时间变化 的规律,将力传感器固定在光滑水平

5、桌面上, 测力端通过细绳与一滑块相连调节传感器 高度可使细纯水平,滑块放在较长的小车 上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻 定滑轮系一只空沙桶调节滑轮可使桌面上 部细纯水平,整个装置处于静止状态.实验 开始时翻开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙 子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子, 假设力传感器采集的图象如图乙,那么结合该图 象,以下说法正确的选项是和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N,故 50 s后小车将加速运动,D错.答案 ABC“动静突变在摩擦力和其他力作用下,做减速运动 的物体突然停止滑行时,物体将不受摩擦力 作用,或滑动摩擦力“突变成静摩擦力.【典例3】如图2-2- 14所示,质

6、量 为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数 卜= 0.2 ,从t =0开始以初速度V0沿水平地面向 右滑行,同时受到一个水平向左的恒力 F= 1 N的作用,取g=10 m/s2,向右为正方向, 该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是 最大静摩擦力等于滑动摩擦力.甲乙44r+ + + - If 十 f -U 10 20 30 40 51) fiO 7.船轴A.B.的大小可求出空沙桶的重力可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力即 即练3 如图2215所示,把一 重为G的物体,用一水平方向的推力F=ktk为恒量, t为时间压在竖直的足够 高的平整墙上,从t=0开C,可求出滑块与小车之间的最大静摩擦 力的大

7、小D.可判断第50秒后小车做匀速直线运 动滑块仍在车上解析t=0时刻,传感器显示拉力为2 N,那么滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大小为 2 N,由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重 力也等于2 N, A对；t=50 s时刻摩擦力达 到最大值,即最大静摩擦力为 3.5 N,同时 小车启动,说明带有沙的沙桶重力等于 3.5 N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,最大静 摩擦力略大于滑动摩擦力,故摩擦力突变为 3 N的滑动摩擦力,B、C正确；此后由于沙始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下 图中的.解析物体在竖直方向上只受重力G和 摩擦力Ff的作用.由于Ff从零开始均匀增大, 开始一段时间Ff<G,物体加速下滑；当Ff=G 时,物体的速度到达最大值；之后 Ff>G,物 体向下做减速运动,直至减速为零.在整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦