摩擦力受力分析

1、第一课时第一课时1产生：产生：两两个相互接触的物体，有个相互接触的物体，有 时产生的摩擦时产生的摩擦力力2作用效果：作用效果：总总是起着阻碍物体间是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相相互接触且互接触且 ；有有 ； 相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势挤压挤压相对运动趋势相对运动趋势接触面粗糙接触面粗糙摩擦力摩擦力 受力分析受力分析 受静摩擦力作用的物体一定静止吗受静摩擦力作用的物体一定静止吗？提示：提示：受受静摩力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动静摩力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动4大小：大小：随随外力的变化而变化，大小在零和最大静摩擦力之间外力

2、的变化而变化，大小在零和最大静摩擦力之间5方向：方向：与与接触面相切，且总是与物体的接触面相切，且总是与物体的 方向相方向相反反6最大静摩擦力：最大静摩擦力：静静摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力相对运动趋势相对运动趋势1. 物物体受到静摩擦力时，物体不一定是静止的，也可能体受到静摩擦力时，物体不一定是静止的，也可能是运动的，但一定是相对静止的如图是运动的，但一定是相对静止的如图221所示，所示，物体随传送带一起以速度物体随传送带一起以速度v向上运动，物体相对传送向上运动，物体相对传送带静止物体虽然运动受到的却是静摩擦力带静止物体虽然运动受到的却是静摩擦力2其其大

3、小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互间大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互间压力压力FN无直接关系因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的无直接关系因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若若为平衡态，静摩擦力将由为平衡态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡态，可由动力学规律建立方程求解平衡条件建立方程求解；若为非平衡态，可由动力学规律建立方程求解图图2213最最大静摩擦力大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦是

4、物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与力，它的数值与FN成正比，在成正比，在FN不变的情况下，滑动摩擦力略小于不变的情况下，滑动摩擦力略小于Ffm，而静摩擦力可在，而静摩擦力可在0Ffm间变化间变化1. 如如图图222所示，物体所示，物体m静止于倾角为静止于倾角为的斜面上，现用垂直于斜面的推力的斜面上，现用垂直于斜面的推力Fk kt(k k为比例常量、为比例常量、t为时间为时间)作用在物体上从作用在物体上从t0开始，物体所受摩擦力开始，物体所受摩擦力f随时间随时间t的变化关系是的变化关系是()图图222解析：解析：物物体原来就静止在斜面上，所受合力为零，施体原来就静止在斜面上，

5、所受合力为零，施加推力加推力F，使物体对斜面的压力增大，沿斜面方向上的力，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，斜面向下的分力，D正确正确答案：答案：D1产生：产生：两个相互接触的物体发生两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力时产生的摩擦力2作用效果：作用效果：总总是起着阻碍物体间是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相相互接触且互接触且 ；有有 运动；运动； 4大小：大小：滑滑动摩擦力大小与动摩擦力大小与 成正比，即：成正比，即：Ff .5方向：方向：跟跟接触面相切

6、，并跟物体接触面相切，并跟物体 相反相反相对运动相对运动相对运动相对运动挤压挤压相对相对接触面粗糙接触面粗糙压力压力FN相对运动方向相对运动方向要正确理解摩擦力产生条件中要正确理解摩擦力产生条件中“相对相对”的含义：的含义：“相对相对”既不是对既不是对“地地”，也不，也不是对是对“观察者观察者”，“相对相对”的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，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分析另一个物体相对于参考系的运动对对FfFN的理解的理解(1)将将Ff /FN定义为动摩擦因数，即定义为动摩擦因数，即Ff /FN，只与接触面的粗糙程度、只与接触面的

7、粗糙程度、接触面的材料有关，与接触面积和接触面上受力、运动状态无关接触面的材料有关，与接触面积和接触面上受力、运动状态无关(2)“FfFN”中中FN“并不总是等于物体的重力并不总是等于物体的重力”，是易错点，例如，是易错点，例如，质量为质量为m的物块沿倾角为的物块沿倾角为的斜面下滑，则压力大小的斜面下滑，则压力大小FNmgcos，只，只有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时，才有有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时，才有FNmg成立成立2. 某某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图同学在探究摩擦力的实验中采用了如图223所示的操作，所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌

8、面上，然后用一个力传感器对木块将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表中是她记录的实验数据木块的重力为行监测，表中是她记录的实验数据木块的重力为10.00 N，重力，重力加速度加速度g9.80 m/s2，根据表格中的数据回答下列问题，根据表格中的数据回答下列问题(答案保留答案保留3位有效数字位有效数字)：图图223实验次数实验次数运动状态运动状态水平拉力水平拉力F/N1静止静止3.622静止静止4.003匀速匀速4.014匀加速匀加速5.015匀加速匀加速5.

9、49(1)木木块与桌面间的最大静摩擦力块与桌面间的最大静摩擦力Ffm_ N；(2)木块与桌面间的动摩擦因数木块与桌面间的动摩擦因数_；(3)木块匀加速运动时受到的摩擦力木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff_ N.解析：解析：(1)木块木块匀速运动时的滑动摩擦力为匀速运动时的滑动摩擦力为4.01 N，因此最大静摩擦力因此最大静摩擦力Ffm一定大于一定大于4.01 N.(2)由由Ffmg得：得：0.401.(3)木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，故故Ff4.01 N.答案：答案：(1)4.01(2)0.401(3)4.011概念：概念：把把研究对象研究

10、对象(指定物体指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的都分析出来，并画出物体所受力的 ,这个过程就是受力分这个过程就是受力分析析2受力分析的一般顺序受力分析的一般顺序先先分析分析 ，再分析，再分析 (弹力、摩擦力弹力、摩擦力). 示意图示意图场力场力接触力接触力对物体受力分析时应注意以下几点对物体受力分析时应注意以下几点(1)不不要把研究对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆；要把研究对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆；(2)对于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来源，不能无中生对于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来

11、源，不能无中生有；有；(3)分析的是物体受到哪些分析的是物体受到哪些“性质力性质力”(按性质分类的力按性质分类的力)，不能把不能把“效果力效果力”与与“性质力性质力”混淆重复分析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时，可先假设该力有或无(或方向或方向)，看引起的结果是否符合给定的运动，看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果状态或形变效果【例例1】如如图图224所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面所示，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，可以证明此

12、时上，一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明此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静止，则斜面体受地面的摩擦力对静止，则斜面体受地面的摩擦力()A大小为零大小为零 B方向水平向右方向水平向右C方向水平向左方向水平向左 D大小和方向无法判断大小和方向无法判断图图224解析：解析：物物体由斜面上匀速下滑时，斜面体对物体的作用力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与物体的

13、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向下；若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体，使物向下推此物体，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，地面对斜面体的摩擦力仍然为零，A正确正确答案：答案：A静摩擦力方向的判断方法静摩擦力方向的判断方法1假假设法设法2状状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以

14、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，这时地面会对桌子施一静摩擦力根据二力平衡条件可知，该止不动，这时地面会对桌子施一静摩擦力根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的方向与推力的方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可静摩擦力的方向与推力的方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定由牛顿第二定律确定3利用牛顿第三定律利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系即作用力与反作用力的关系)来判断此法关键来判断此法关键是抓住是抓住“力是成对出现的力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方，先

15、确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据向，再根据“反向反向”确定另一物体受到的静摩擦力确定另一物体受到的静摩擦力11如如图图225所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F，木块处于静止状态，如将力木块处于静止状态，如将力F撤消，则木块撤消，则木块()A仍保持静止仍保持静止 B将沿斜面下滑将沿斜面下滑C受到的摩擦力大小不变受到的摩擦力大小不变 D受到的摩擦力方向不变受到的摩擦力方向不变 图图225解析：解析：有有力力F作用时，木块在斜面内的受力如图，且作用时，木

16、块在斜面内的受力如图，且Ff 当撤去力当撤去力F后，木块只受后，木块只受mgsin和和Ff，且，且FfFf ，故仍，故仍静止，摩擦力的方向变为沿斜面向上静止，摩擦力的方向变为沿斜面向上答案：答案：A第二课时第二课时【例例2】一一质量不计的弹簧原长为质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量，一端固定于质量m2 kg的物的物体上，另一端施一水平拉力体上，另一端施一水平拉力F.(g10 m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长到当弹簧拉长到12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若

17、将弹簧拉长到若将弹簧拉长到11 cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？时，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长若将弹簧拉长13 cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)图图226解析：解析：(1)物物体匀速前进时，体匀速前进时，k k(xx0)mg则则k k 200 N/m(2)F1k k(x1x0)200(0.110.10)2 N最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力fm0.22104 N故物体没动，所受静摩擦力故物体没动，所受静摩擦力f1F12 N.(3)弹簧弹

18、力弹簧弹力F2k k(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物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为f2FNmg0.22104 N.答案：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，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，还是静摩擦是静摩擦(1)滑动摩擦力的计算方法：滑动摩擦力的计算方法：可用可用FfFN计算最关键的是对相互挤压力计算最关键的是对相互挤压力FN的分的分析，并不总是等于物体的重力，它跟研究

19、物体受到的析，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垂直于接触面方向的力密切相关(2)静摩擦力的计算方法静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运静止、匀速运动或加速运动动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解21 如如图图227所示，质量分别为所示，质量分别为m和和M两物体两物体P和和Q叠放在倾角为叠放在倾角为的斜面上，的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数为为1，Q与斜面间的动摩擦因数为与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体

20、始终保持相对静止，则物体始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为受到的摩擦力大小为()A0 B1mgcosC2mgcos D(12)mgcos图图227解析：解析：当当物体物体P和和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度一起沿斜面加速下滑时，其加速度agsin2gcos因为因为P和和Q相对静止，所以相对静止，所以P和和Q之间的摩擦力为静摩擦之间的摩擦力为静摩擦力力对物体对物体P应用牛顿第二定律得应用牛顿第二定律得mgsin Ffma所以所以Ff2mgcos，故选，故选C.答案：答案：C【例例3】如如图图228所示，物体所示，物体A靠在竖直墙面上，靠在竖直墙面上，在力在力F作

21、用下，作用下，A、B保持静止物体保持静止物体B的受力个数为的受力个数为()A2 B3 C4 D5图图228解析：解析：以以A为研究对象，受力情况如下图甲所示，为研究对象，受力情况如下图甲所示，此时，墙对物体此时，墙对物体A没有支持力没有支持力(此结论可利用整体法此结论可利用整体法得出得出)再以再以B为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如上图乙所示，即要保持物体上图乙所示，即要保持物体B平衡，平衡，B应受到重力、压应受到重力、压力、摩擦力、力力、摩擦力、力F四个力的作用，正确选项为四个力的作用，正确选项为C.答案：答案：C(1)若物体若物体A被固定在

22、墙上，其他条件不变，则物体被固定在墙上，其他条件不变，则物体B可能受几作用可能受几作用(2)若将力若将力F改为水平向左的力作用在物体改为水平向左的力作用在物体B上上，其他条件不变其他条件不变，则物体则物体A、B分别受几个力的作用分别受几个力的作用解析：解析：(1)若若A被固定在墙上，则被固定在墙上，则B可能只受重力和力可能只受重力和力F两个力的作用，两个力的作用，也可能受到重力、力也可能受到重力、力F、A对对B的压力、的压力、A对对B的摩擦力四个力的作用的摩擦力四个力的作用(2)把把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

23、对整体的压力和摩擦力四个力的作用墙对整体的压力和摩擦力四个力的作用以以B为研究对象，受力情况如图乙所示，即为研究对象，受力情况如图乙所示，即B受到重力、力受到重力、力F、A对对B的压力和摩擦力四个力的作用的压力和摩擦力四个力的作用以以A为研究对象，受力情况如上图丙所示，即为研究对象，受力情况如上图丙所示，即A受到重力、墙对受到重力、墙对A的弹力和摩擦力、的弹力和摩擦力、B对对A的支持力和摩擦力共五个力的作用的支持力和摩擦力共五个力的作用答案：答案：(1)2个个或或4个个(2)5个个4个个受力分析的步骤受力分析的步骤31 如如图图229所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为所示，倾斜天花板平面与竖

24、直方向夹角为，推力，推力F垂直天花垂直天花板平面作用在木块上，使其处于静止状态，则板平面作用在木块上，使其处于静止状态，则()A木块一定受三个力作用木块一定受三个力作用 B天花板对木块的弹力天花板对木块的弹力FNFC木块受的静摩擦力等于木块受的静摩擦力等于mgcosD木块受的静摩擦力等于木块受的静摩擦力等于mg/cos图图229解析：把解析：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：木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解：mgcosFf ，mgsinFNF.所以木块一定受四个力作用，天花板对木块的弹力所以木块一定受四个力作用，天花板对木块的弹力FNF，因此，因此A、B、D错误，错误，C正确正确答案：答案：C如图如图2210所示，位于水平桌面上的物块所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的，由跨过定滑轮的轻绳与物块轻绳与物块Q相连，从滑轮到相连，从滑轮到P和到和到Q的两段绳都是水平的已知的两段绳都是水平的已知Q与与P之间以及之