1、第二课时 摩擦力,第一关:基础关 展望高考 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.,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.,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.
2、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.,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.,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
3、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,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
4、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.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. 答案: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.,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 相互接触的物体间有弹力; 接触面
5、粗糙; 两物体间有相对运动.,(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=FN. 说明:叫做动摩擦因数,它与接触面的材料粗糙程度有关,没有单位. 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. 公式F=FN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. 滑动摩擦力可以充当动力,也可以充当阻力.,(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:不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来.
6、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.,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. 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.,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,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.4mg B.3m
7、g C.2mg D.mg 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mg作用,由Q匀速运动得T=mg.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2mg、水平向左的Q对P的滑动摩擦力mg作用,由P匀速运动得F=T+mg+2mg得F=4mg,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
8、易出错. 答案:A,第二关:技法关 解读高考 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.,(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
9、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,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.,物体A静止于斜面上,如图甲所示; 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; 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; 物体A在水平转台上,随转台一起匀速转动,如图丁所示.,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;
10、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;,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. 解析 见解析,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
11、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=FN.,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.AB间的动摩擦因数为(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AB一起做匀速运动时; (2)当AB一起以加速度a向右匀加速运动时; (3)当力F足够大而使AB发生相对滑动时; (4)当AB发生相对滑动
12、,且B物体的 长伸到A的外面时.,解析 (1)因AB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AB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=FN来计算.对B物体用牛顿第二定律有:Ff=ma (3)因AB发生相对滑动,B受到的摩擦力是滑动摩擦力,所以Ff=FN=mg (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=mg 答案 (1)0 (2)ma (3)mg (4)mg,第三关:训练关 笑对高考 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
13、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,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AB错误,C正确.静摩擦力的大小介于0Fm之间,所以选项D错误. 答案:C,2.如图所示,C是水平地面,AB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,AB间的动摩擦因数1,B、C间的动摩擦因数2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
14、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:B,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,则撤去F后,木块受到的滑动摩擦力大小等于mg D.若撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块受滑动摩擦力作用,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F=N=0,选项D错误. 答案:A,4.如图所示,一长木板B
15、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变大),另一端不动.则铁块受到的摩擦力F随夹角的变化图象可能正确的是下图中的( ),解析:当较小时,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=mgsin;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=mgcos,直至木板竖直,选项C正确. 答案:C,5.用弹簧测力计测定木块AB间的动摩擦因数,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
16、木块A在拉力FT的作用下做匀速运动,甲图中AB间的摩擦力是否等于拉力FT? (3)若AB的重力分别为100 N和150 N,甲图中弹簧测力计读数为60 N(当A被拉动时),FT=110 N,求AB间的动摩擦因数.,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AB之间的弹力为FN,由受力平衡得,kx=FN,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,由受力平衡得,F=mAg+mBg,FT=FN+FFN=mBg,即AB之间的摩擦力不等于拉力FT.,(3)甲图中,B静止,设AB之间的弹力为FN,由受力平衡得kx=FN,FN=mBg,即= =0.4. 答案:(1)甲图中,A可以不匀速,而乙图中A必须匀速 (2)AB之间的摩擦力不等于拉力FT (3)0.4,
