2011届高考物理专题探究总复习7

【状元之路】新课标鲁科版2011高考一轮复习物理精品课件1共62页第二课时摩擦力2共62页第一关:基础关展望高考3共62页基础知识一､摩擦力的定义

知识讲解

两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力.4共62页二､静摩擦力知识讲解

1.定义:两个相互接触的物体间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫做静摩擦力.

2.产生条件:接触面粗糙,有弹力,有相对运动趋势.

如图所示,汽车沿水平路面匀速运动时箱子与汽车具有相同的速度;由于它们之间既无相对运动又无相对运动趋势,所以它们的接触面上没有静摩擦力.5共62页3.静摩擦力的方向

静摩擦力的方向与接触面相切,并与物体的相对运动趋势方向相反.

4.静摩擦力的大小

a.

静摩擦力的大小随着运动趋势的强弱变化而在0到最大静摩擦力Fmax之间变化,跟相对运动趋势强弱程度有关,跟接触面相互挤压力FN无直接联系.

b.最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,若无特殊说明可认为它们数值相等.6共62页5.静摩擦力的特点

a.大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比.

b.静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力,如斜面传送带上的物体随传送带一起运动,此时的静摩擦力是动力.7共62页活学活用1.卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱,不计空气阻力,下列说法正确的是()

A.当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

B.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

C.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零

D.当卡车制动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零答案:AC8共62页解析:集装箱随卡车一起由静止加速运动时,假设二者的接触面是光滑的,则卡车加速时,集装箱由于惯性要保持原有的静止状态,因此它将相对于卡车向后滑动,而实际上集装箱没有滑动,说明只有相对卡车向后滑的趋势,所以集装箱受到向前的静摩擦力.故A对.集装箱随卡车一起匀速运动时,二者无相对滑动,假设集装箱受水平向右的摩擦力,则其受力如图所示,跟木箱接触的物体只有卡车,卡车最多对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2),由二力平衡条件知:F1与G抵消,但没有力与F2抵消,力是改变物体运动状态的原因,木箱在F2的作用下,速度将发生变化,不能做匀速直线运动,这与题意矛盾,故B错C对.9共62页卡车刹车时,速度减小,假设木箱与卡车的接触面是光滑的,则集装箱相对卡车将向前滑动,而实际没动,说明集装箱受到向后的摩擦力.故D错.综上选AC.点评:摩擦力的判断比较复杂,有时只根据摩擦力产生的条件是无法判断出来的,要结合物体的运动情况来进行判断,这也是在进行受力分析时,要把摩擦力放在最后分析的原因.10共62页三､滑动摩擦力知识讲解

(1)定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.

(2)产生条件

①相互接触的物体间有弹力;

②接触面粗糙;

③两物体间有相对运动.11共62页(3)滑动摩擦力的大小

两个物体间滑动摩擦力的大小F与正压力FN成正比,即F=μFN.说明:①μ叫做动摩擦因数,它与接触面的材料､粗糙程度有关,μ没有单位.

②滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小也无关.

③公式F=μFN中的FN是两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),性质上属于弹力,它不是物体的重力,许多情况下需结合物体的运动状态加以确定.

④滑动摩擦力可以充当动力,也可以充当阻力.12共62页(4)滑动摩擦力的方向

滑动摩擦力的方向总是跟它们的接触面相切,并且跟它们相对运动的方向相反.注意:①不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来.如放在汽车上的物体,在汽车启动的过程中,车辆内的物体可能相对汽车向后滑动,但在路边上的人看来,物体总是向前运动的.

②概念中的“相对”两字要准确理解.“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言.

③滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反,也可能跟物体运动方向相同,还可以与运动方向有任意夹角.13共62页活学活用2.(全国高考题)如图,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μ,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使它做匀速运动,则F的大小为()

A.4μmg B.3μmg

C.2μmg D.μmg答案:A14共62页解析:在外力F作用下,使P向右做匀速运动的同时,Q也向左做匀速运动,设绳上的弹力大小为T,对Q水平方向受到向左的绳的拉力T和P对Q向右的滑动摩擦力μmg作用,由Q匀速运动得T=μmg.对P水平方向受到水平向右的力F\,水平向左的绳的拉力T\,水平向左的地面对P的滑动摩擦力2μmg\,水平向左的Q对P的滑动摩擦力μmg作用,由P匀速运动得F=T+μmg+2μmg得F=4μmg,所以A项正确.相互叠加的几个物体放在水平面上有相对运动或有相对运动趋势时,有多个接触面,即有多对摩擦力存在.对每一个物体,每一个接触面上摩擦力的大小,尤其摩擦力的方向,要非常清晰,否则,把P\,Q受的摩擦力混为一淡,常易出错.15共62页第二关:技法关解读高考16共62页解题技法一､静摩擦力有无及方向的判定方法

技法讲解

静摩擦力是否存在及其方向的确定,通常采用的方法有:

(1)根据“静摩擦力与物体相对运动的趋势方向相反”来判断.此法关键是先利用“假设法”判出物体相对运动趋势的方向,即先假定没有摩擦力存在(即光滑)时,看两物体会发生怎样的相对运动.17共62页(2)根据物体的运动状态,用牛顿第二定律或平衡条件来判断.此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力的方向,然后进行受力分析来决定静摩擦力的方向.如例题中的丙图

(3)利用牛顿第三定律来判断:此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的摩擦力的方向,再确定另一物体受到的摩擦力方向.如例题中的丁图18共62页典例剖析例1指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向.

①物体A静止于斜面上,如图甲所示;

②物体A受到水平拉力F作用而仍静止在水平面上,如图乙所示;

③物体A放在车上,在刹车过程中A相对于车厢静止,如图丙所示;

④物体A在水平转台上,随转台一起匀速转动,如图丁所示.19共62页解析:静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,判断相对运动趋势的方向可采用“假设法”,即先假设接触面光滑,然后分析在假设条件下物体是否发生相对滑动,若滑动,说明原来物体有相对运动趋势,且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同;若不滑动,则说明原来物体就没有相对运动的趋势.运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势,所受的静摩擦力沿斜面向上;图乙中的物体A有向右滑动的趋势,所受静摩擦力沿水平面向左.判断静摩擦力方向,还可以根据共点力作用下物体的平衡条件或牛顿第二定律判断;20共62页图丙中,A物体随车一起向右减速运动,其加速度方向水平向左,故A物体所受静摩擦力水平向左(与加速度同向);图丁中,A物体随转台匀速转动,做匀速圆周运动,其加速度总指向圆心,则A受到的静摩擦力也总指向圆心.21共62页二､摩擦力大小的计算方法 技法讲解

(1)静摩擦力是被动力,静摩擦力的大小与外界条件有关,静摩擦力的作用是为了阻止物体间的相对运动,为了达到这一目的,需要多大的静摩擦力就产生多大的静摩擦力.当然是在不超过最大静摩擦力的前提下.静摩擦力大小的计算可根据物体所处的状态,根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律建立方程求解.

(2)滑动摩擦力的大小与两物体接触面的粗糙程度有关,与两接触面间正压力有关,即Ff=μFN.22共62页典例剖析例2在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的物体B.A､B间的动摩擦因数为μ(如图),施一水平力F于A,计算下列情况下A对B的摩擦力的大小:

(1)当A､B一起做匀速运动时;

(2)当A､B一起以加速度a向右匀加速运动时;

(3)当力F足够大而使A､B发生相对滑动时;

(4)当A､B发生相对滑动,且B物体的长伸

到A的外面时.23共62页解析:(1)因A､B向右匀速运动,因此对B物体来说合力为零,所以B物体受到的摩擦力为零.

(2)因A､B无相对滑动,所以B受到的摩擦力是静摩擦力,这种情况下不能用滑动摩擦力公式Ff=μFN来计算.对B物体用牛顿第二定律有:Ff=ma

(3)因A､B发生相对滑动,B受到的摩擦力是滑动摩擦力,所以Ff=μFN=μmg

(4)因滑动摩擦力大小与物体间的接触面积大小无关,所以Ff=μmg24共62页第三关:训练关笑对高考25共62页随堂训练1.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中正确的是()

A.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反

B.静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同

C.静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直

D.静止物体所受静摩擦力一定为零答案:C26共62页解析:静摩擦力总是与相对运动趋势方向相反,但可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向垂直(匀速转动的圆盘上相对静止的物块受到的静摩擦力提供向心力),所以选项A､B错误,C正确.静摩擦力的大小介于0~Fm之间,所以选项D错误.27共62页2.如图所示,C是水平地面,A､B是两个长方形的物块,F是作用在物块B上沿水平方向的力,物体A和B以相同的速度做匀速直线运动,A､B间的动摩擦因数μ1,B\,C间的动摩擦因数μ2由此可知()

A.物块B对物块A有摩擦力作用

B.地面对物块B有摩擦力作用

C.地面对物块B没有摩擦力作用

D.地面对物块B的摩擦力小于F答案:B28共62页3.如图所示,一质量为m的木块靠在粗糙竖直的墙上,且受到水平力F的作用.下列说法正确的是()

A.若木块静止,则受到的静摩擦力大小等于mg,

方向竖直向上

B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦

力随之增大

C.若木块与墙壁的动摩擦因数为μ,则撤去F后,木块受到的滑动摩擦力大小等于μmg

D.若撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块受滑动摩擦力作用答案:A29共62页解析:木块静止时,受静摩擦力f=mg,方向竖直向上,且保持不变,选项A正确;撤去水平力后,木块滑动,滑动摩擦力为Fμ=μN=0,选项D错误.30共62页4.如图所示,一长木板B的上表面的一端放有一个质量为m的铁块A,木板由水平位置缓慢向上抬起(即木板与水平面的夹角θ变大),另一端不动.则铁块受到的摩擦力F随夹角θ的变化图象可能正确的是下图中的()31共62页答案:C32共62页解析:当θ较小时,铁块相对于木板静止,铁块受静摩擦力的作用,由平衡条件知,F=mgsinθ;当铁块相对于木板刚要滑动时,铁块受到的静摩擦力为最大静摩擦力;此时θ再增大,铁块将相对于木板向下滑动,最大静摩擦力突变为滑动摩擦力,此后F=μmgcosθ,直至木板竖直,选项C正确.33共62页5.用弹簧测力计测定木块A､B间的动摩擦因数μ,如下图所示.

(1)为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力,两种情况中木块A是否都一定要做匀速运动?

(2)若木块A在拉力FT的作用下做匀速运动,甲图中A､B间的摩擦力是否等于拉力FT?

(3)若A､B的重力分别为100N和150N,甲图中弹簧测力计读数为60N(当A被拉动时),FT=110N,求A､B间的动摩擦因数μ.34共62页解析:(1)甲图中,因为B静止,不论A是匀速,还是加速运动,对B都受力平衡,弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力;而乙图是通过物体A测动摩擦因数,必须使弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力,才能计算,所以A必须匀速.即甲图中,A可以不匀速,而乙图中A必须匀速.

(2)若木块A在拉力作用下匀速运动,B静止,设A､B之间的弹力为FN,由受力平衡得,kx=μFN,FN=mBg;对A木块,设A与地面之间的弹力为F,A与地面之间的动摩擦因数为μ′,由受力平衡得,F=mAg+mBg,FT=μFN+μ′F>μFN=μmBg,即A､B之间的摩擦力不等于拉力FT.35共62页(3)甲图中,B静止,设A､B之间的弹力为FN,由受力平衡得kx=μFN,FN=mBg,即答案:(1)甲图中,A可以不匀速,而乙图中A必须匀速

(2)A､B之间的摩擦力不等于拉力FT

(3)0.436共62页课时作业七摩擦力37共62页1.如图所示,木块B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上,用水平恒力F向左拉动B,使其以速度v做匀速运动,此时绳水平且拉力大小为T,下面说法正确的是()

A.绳子拉力T与水平恒力F大小相等

B.木块A受到的是静摩擦力,大小等于T

C.木板B受到一个静摩擦力,一个滑动摩擦力,合力大小等于F

D.若木板B以2v匀速运动,则拉力仍为F38共62页解析:由于AB之间发生相互滑动,木块A受到的是滑动摩擦力,轻绳上拉力T与AB之间的滑动摩擦力大小相等,选项AB错;木块B受到A对B向右的滑动摩擦力和地面对B向右的滑动摩擦力,两个滑动摩擦力的合力大小等于F,选项C错;只要木块B做匀速运动,则拉力都与两个滑动摩擦力的合力大小相等,选项D正确.答案:D39共62页2.如图所示,OA为一遵从胡克定律的橡皮条,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连,当绳处在竖直位置时,滑块A对地面有压力作用,B为紧靠绳的光滑水平小钉,它到天花板的距离OB等于弹性橡皮条的自然长度,现用一水平力F作用于A,使之向右做直线运动,在运动过程中(在弹性限度内)作用于A的摩擦力应()

A.逐渐增大B.逐渐减小

C.保持不变 D.先增大后减小答案:C40共62页解析:A在运动中受滑动摩擦力Ff､重力mg､水平拉力F､绳拉力FT及地面对A的支持力F

N的作用(见右图),设绳与竖直方向成θ角,建立直角坐标系.在竖直方向合力为零,

即FN+FTcosθ=mg,又因为FT=kl′(l′为伸长量),由图可知,

l′cosθ=lAB,所以FN=mg-kl′cosθ是个不变的量,即地面对物体的支持力始终不变.由Ff=μF

N可知,Ff不变,选择选项C.41共62页3.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8),质量为1kg的滑块,以一定的初速度沿斜面向下滑,斜面足够长,滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度方向为正方向,取g=10m/s2)()42共62页答案:A43共62页解析:由题意知,下滑力mgsin37°=1×10×0.6N=6N,滑动摩擦力μmgcos37°=0.8×1×10×0.8N=6.4N,所以滑块做匀减速运动,最后静止在斜面上,则滑块先受到滑动摩擦力,大小为6.4N,后受静摩擦力,大小为6N,其方向都与初速度方向相反,故A正确.44共62页4.如图所示,水平地面上的物体受重力G和水平作用力F,物体保持静止.现在使作用力F保持大小不变,方向沿逆时针方向缓缓转过180°,而物体始终保持静止,则在这个过程中,物体对地面的正压力FN的大小和地面给物体的摩擦力f的大小的变化情况是()

A.f不变

B.f先变小后变大

C.FN先变小后变大

D.FN不变答案:BC45共62页解析:当F由图示位置转过180°的过程中竖直方向的分力先增大后减小,水平方向的分力先减小后增大,所以正压力先变小后变大,摩擦力先变小后变大.46共62页5.如图,位于水平地面上的木板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之间的动摩擦因数是μ､P与地面之间的动摩擦因数是2μ,木板P与物块Q的质量都是m,滑轮的质量､滑轮轴上摩擦都不计,若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为()

A.3μmgB.4μmg C.5μmgD.6μmg答案:D47共62页解析:令绳中张力为T,先隔离Q,对Q匀速运动有T=fP→Q;再隔离P,对P匀速运动有F=fQ→P+T+f地→P,其中fP→Q=fQ→P=μmg,f地→P=2μ×2mg=4μmg,代入上式有F=6μmg.48共62页6.在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个小物体,m1>m2,如图所示.若三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块()

A.有摩擦力的作用,摩擦力的方

向水平向右

B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左

C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因为m1\,m2\,

θ1､θ2的数值并未给出

D.以上结论都不对答案:D49共62页解析:由于三角形木块和斜面上的两物体都静止,可以把它们看成一个整体,如图所示,竖直方向受到重力(m1+m2+M)g和支持力F

N作用处于平衡状态,水平方向无任何滑动趋势,因此不受地面的摩擦力作用.50共62页7.如图所示,固定在水平地面上的斜面体顶端安装一定滑轮,两物块P､Q用轻绳连接并跨过定滑轮,P悬于空中,Q放在斜面上,均处于静止状态.不计滑轮的质量和绳子与滑轮间的摩擦,当用竖直向下的恒力推Q时,P､Q仍静止不动,则()

A.Q受到的摩擦力一定变小

B.Q受到的摩擦力一定变大

C.轻绳上的拉力一定变小

D.轻绳上的拉力一定不变答案:D51共62页解析:以物体P为研究对象,可以知道绳子的拉力等于物体P的重力,故绳子的拉力不变,选项C错误,选项D正确.由于没有对Q施加竖直向下的恒力时,物体Q的摩擦力方向不能确定,故施加竖直向下的恒力后,摩擦力的变化情况不能确定,所以选项A､B错误.故正确答案为D.52共62页8.A､B､C三个物体通过细线和光滑的滑轮相连,处于静止状态,如图所示,C是一箱沙子,沙子和箱的重力都等于G,动滑轮的质量不计,打开箱子下端开口,使沙子均匀流出,经过时间t0流完,则下图中哪个图线表示在这过程中桌面对物体B的摩擦力f随时间的变化关系()53共62页答案:B解析:选择A､B整体作为研究对象,整体共受到5个力的作用,即:重力G=GA+GB､支持力F

N､静摩擦力Ff､两根绳子的拉力F1和F2.其中 根据力的平衡得:Ff=F1+F2=GC.所以当沙子均匀流出时,B选项正确.54共62页9.如图所示,水平力F=100N,木块的重量为40N沿着竖直墙壁匀速下滑,则木块与墙壁间的动摩擦因数为μ=________;若水平力增大到200N,木块受到的摩擦力f1=________N;若水平力减小到80N,木块受到的摩擦力f2=________N.0.440N32N55共62页解析:木块沿墙壁匀速下滑时,滑动摩擦力等于重力,则

当水平力增大到200N时,木块静止不动,这时摩擦力为静摩擦力即f1=mg=40N,

若水平力减小到80N,木块加速下滑,所受滑动摩擦力为f2=μN=0.4×80=32N.56共62页10.如图,人重600N,木块A重400N,人与A