摩擦力受力分析

摩擦力受力分析第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

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：随外力的变化而变化，大小在零和最大静摩擦力之间．5．方向：与接触面相切，且总是与物体的

方向相反．6．最大静摩擦力：静摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力．相对运动趋势第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1.

物体受到静摩擦力时，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2－2－1所示， 物体随传送带一起以速度v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．2．其大小、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，变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡态，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．图2－2－1第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六3．最大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与FN成正比，在FN不变的情况下，滑动摩擦力略小于Ffm，而静摩擦力可在0～Ffm间变化．第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1.如图2－2－2所示，物体m静止于倾角为θ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f随时间t的变化关系是(

)图2－2－2第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六 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第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1．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

的作用．3．产生条件：①相互接触且

；②有

运动；③

．4．大小：滑动摩擦力大小与

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μFN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．第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六对Ff＝μFN的理解(1)将Ff/FN定义为动摩擦因数，即μ＝Ff/FN，μ只与接触面的粗糙程度、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．(2)“Ff＝μFN”中FN“并不总是等于物体的重力”，是易错点，例如，质量为m的物块沿倾角为θ的斜面下滑，则压力大小FN＝mgcosθ，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FN＝mg成立．第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六2.(2010·田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图2－2－3所示的操作，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F，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10.00N，重力加速度g＝9.80m/s2，根据表格中的数据回答下列问题(答案保留3位有效数字)：图2－2－3第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六实验次数运动状态水平拉力F/N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49(1)木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μ＝________；(3)木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff＝________N.第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：(1)木块匀速运动时的滑动摩擦力为4.01N，因此最大静摩擦力Ffm一定大于4.01N.(2)由Ff＝μmg得：μ＝0.401.(3)木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，故Ff＝4.01N.答案：(1)4.01

(2)0.401

(3)4.01第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1．概念：把研究对象(指定物体)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

，这个过程就是受力分析．2．受力分析的一般顺序

先分析

，再分析

(弹力、摩擦力)，最后分析其他力

(电磁力、浮力等)．示意图重力接触力第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六对物体受力分析时应注意以下几点(1)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；(2)对于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来源，不能无中生有；(3)分析的是物体受到哪些“性质力”(按性质分类的力)，不能把“效果力”与“性质力”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．第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六【例1】如图2－2－4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静止，则斜面体受地面的摩擦力(

) A．大小为零 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2－2－4第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：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第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六静摩擦力方向的判断方法1．假设法第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六2．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．3．利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断．此法关键是抓住“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向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力．第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1－1如图2－2－5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F，木块处于静止状态，如将力F撤消，则木块(

) A．仍保持静止 B．将沿斜面下滑

C．受到的摩擦力大小不变 D．受到的摩擦力方向不变

图2－2－5第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：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mgsinθ和Ff′，且Ff′<Ff，故仍静止，摩擦力的方向变为沿斜面向上．答案：A第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六【例2】一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量m＝2kg的物体上，另一端施一水平拉力F.(g＝10m/s2) (1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2， 当弹簧拉长12cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？

(2)若将弹簧拉长11cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？

(3)若将弹簧拉长13cm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)图2－2－6第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：(1)物体匀速前进时，k(x－x0)＝μmg则k＝ ＝200N/m(2)F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.10)＝2N最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力fm＝0.2×2×10＝4N故物体没动，所受静摩擦力f1＝F1＝2N.(3)弹簧弹力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.10)＝6N.物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为f2＝μFN＝μmg＝0.2×2×10＝4N.答案：(1)200N/m

(2)2N

(3)4N第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六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Ff＝μFN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．第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六2－1如图2－2－7所示，质量分别为m和M两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为(

) A．0 B．μ1mgcosθ C．μ2mgcosθ D．(μ1＋μ2)mgcosθ图2－2－7第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度a＝gsinθ－μ2gcosθ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mgsinθ－Ff＝ma所以Ff＝μ2mgcosθ，故选C.答案：C第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六【例3】如图2－2－8所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止．物体B的受力个数为(

) A．2 B．3 C．4 D．5图2－2－8第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六解析：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第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六(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．第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六以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个第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六受力分析的步骤第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六3－1如图2－2－9所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为θ，推力F垂直天花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

B．天花板对木块的弹力FN＞F C．木块受的静摩擦力等于mgcosθ

D．木块受的静摩擦力等于mg/cosθ图2－2－9 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：mgcosθ＝Ff，mgsinθ＋FN＝F.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第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六如图2－2－10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μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上