第2讲摩擦力,第2讲摩擦力 1摩擦力是重要的性质力，分为滑动摩擦力和静摩擦力由于静摩擦力的大小、方向具有较强的隐蔽性，在今后的高考试题中肯定会成为命题专家所关注的一个知识点摩擦力在后续知识如动力学、功能关系及曲线运动等知识中多有涉及，所以本讲教学中要充分调查学生存在的误区，进行针对性补充强化 2在教学中要引导学生掌握摩擦力产生的条件，知道摩擦力的大小和方向，特别是静摩擦力的大小和方向 3对于静摩擦力要求学生会根据物体的运动情况、受力情况分析静摩擦力的大小和方向，能够分析外界条件变化时静摩擦力的变化，理解静摩擦力的最大值,1掌握摩擦力产生的条件，知道摩擦力的大小和方向，特别是静摩擦力的大小和方向 2会根据物体的运动情况、受力情况分析静摩擦力的大小和方向，能够分析外界条件变化时静摩擦力的变化，理解静摩擦力的最大值,1摩擦力 当一个物体在另一个物体的表面上有相对运动或有相对运动趋势时，受到阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫做摩擦力摩擦力可分为静摩擦力和滑动摩擦力 2摩擦力产生的条件 (1)相互接触的物体间有压力存在 (2)接触面粗糙 (3)接触面间有相对运动或相对运动趋势 3.摩擦力的大小 (1)滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即FFN，FN指接触面的压力，不一定等于重力G，是动摩擦因数，与接触面的_材料、,_结构(如粗糙程度)有关，与接触面积、接触面上受力情况和物体运动状态无关 (2)静摩擦力大小不能用滑动摩擦力公式FFN计算，而由物体的受力情况和运动情况共同决定静摩擦力的大小可以在_零和最大静摩擦力之间变化，即0FFm，静摩擦力的大小与物体间的_压力无关，只与外力有关，但物体间的最大静摩擦力与物体间的_压力有关 (3)静摩擦力与滑动摩擦力的区别 产生原因不同：静摩擦力是由于一个物体在另一个不光滑物体表面具有相对运动的趋势时产生的；滑动摩擦力是由于一个物体在另一个不光滑的物体表面上发生相对滑动时产生的 影响两者大小的因素不同：滑动摩擦力的大小跟接触面间的压力FN大小和动摩擦因数有关，与引起滑动摩擦力的外力的大小无关；,而静摩擦力的大小跟压力FN(不为零)无关，由引起这个摩擦力的外力决定，但最大静摩擦力的大小跟压力FN有关，FFN只适用于滑动摩擦力计算 4摩擦力的方向 跟接触面相切，并跟物体间相对运动或相对运动趋势方向_相反 1图示是2008年残奥会开幕式上我国残疾田径运动员侯斌将点燃火炬的一幅感人的照片关于侯斌在拉绳过程中绳对侯斌的摩擦力的叙述正确的是(),A由于侯斌向上运动，绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力，方向向下 B由于侯斌向上运动，绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力，方向向上 C侯斌受的是静摩擦力，方向向上 D侯斌受的是静摩擦力，方向向下 【解析】运动员上升时，手相对于绳静止且具有相对于绳向下运动的趋势，所以运动员受到静摩擦力作用，方向向上，C正确 【答案】C 2装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀加速拖出的过程中(),A材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小 B材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大 C平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小 D材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变 【解析】滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关，只与压力和动摩擦因数有关，A、B错误；在匀加速拖出的过程中，支持力始终等于重力，动摩擦因数又不变，因此工人的拉力也不变，C错误，D正确 【答案】D,3木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m.系统置于水平地面上静止不动现用F1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示力F作用后() A木块A所受摩擦力大小是12.5 N B木块A所受摩擦力大小是11.5 N C木块B所受摩擦力大小是9 N D木块B所受摩擦力大小是7 N 【解析】设静摩擦力最大值等于滑动摩擦力，则FAGA12.5 N、FBGB15 N施加力F之前，静摩擦力Fkx8 N，施加力F之后，对B物体有Fkx9 N15 N，即物体B静止不动，所受,摩擦力大小为9 NA静止不动，所受摩擦力仍为8 N所以A、B、D错误，C正确 【答案】C,【答案】B,一、静摩擦力的有无及方向判断方法 【例1】如图甲所示，物体A置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的是() A物体A随传送带一起向上匀速运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下 B物体A随传送带一起向下匀速运动时，A所受摩擦力沿斜面向下,C物体A随传送带一起向下匀速运动时，A不受摩擦力作用 D无论A随传送带一起向上还是向下匀速运动，传送带对物体A的作用力均相同 【名师点金】物体A无论随传送带一起向上还是向下做匀速运动，均为平衡状态，故可根据摩擦力的作用效果来判断 【规范全解】无论传送带向上还是向下运动，物块A随传送带匀速运动处于平衡状态，在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下运动的趋势，传送带对物块有沿斜面向上的静摩擦力，根据平衡条件可得fmgsin ，所以D正确 【答案】D,静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势不如相对运动直观，它具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力的方向判定较困难，为此常用下面几种方法 1假设法 利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下： 2反推法 从研究物体表现的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，就容易判断摩擦力的方向了 3根据摩擦力的效果来判断其方向 如平衡其他力、作动力、作阻力、提供向心力等 用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定 合力的方向，然后由受力分析判定摩擦力的方向 4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方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向 说明：受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但,摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力，摩擦力的方向与物体运动方向可能相同，也可能相反，还可能成一定夹角 【变式训练1】在例1中其他条件不变时： (1)若物体A随传送带向上匀加速运动，其所受摩擦力方向如何？ (2)若物体A随传送带向下匀加速运动，其所受摩擦力方向又如何？ 【规范全解】(1)物体A沿斜面向上匀加速运动，取向上为正方向，根据牛顿第二定律可得：fmgsin ma，摩擦力一定沿斜面向上。 (2)物体A沿斜面向下匀加速运动，取向下为正方向，根据牛顿第二定律可得：fmgsin ma，如果agsin ，则摩擦力,f0；如果agsin ，则摩擦力f0，摩擦力沿斜面向下；如果agsin ，则摩擦力f0，摩擦力一定沿斜面向上 【模拟试解】 【答案】见解析 二、摩擦力大小的计算方法 【例2】如图甲所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)，质量为1 kg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0.8.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是图乙中的(取初速度方向为正方向，取g10 m/s2)(),【名师点金】解答本题时要首先分析滑块的运动，判断是加速下滑还是减速下滑，其次要明确摩擦力的方向与题目所规定正方向的关系，最后要理解斜面足够长的含义 【规范全解】由于重力的下滑分力小于滑动摩擦力，即mgsin 37mgcos 37，滑块沿斜面做减速运动，并且斜面足够长，滑块最终一定停在斜面上,下滑阶段滑动摩擦力f1mgcos 376.4 N，方向沿斜面向上；静止在斜面上后，静摩擦力f2mgsin 376 N，方向沿斜面向上由于取初速度方向为正方向，故A正确，B、C、D错误 【答案】A 计算摩擦力的大小，首先要判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小 1静摩擦力大小的计算 根据物体所受外力及所处的状态(平衡或加速)可分为两种情况： (1)物体处于平衡状态(静止或匀速)，利用力的平衡条件来判断其大小,(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ffma，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求摩擦力这种与运动状态有关的特点，区别于滑动摩擦力 2滑动摩擦力的计算 滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下几点： (1)为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的压力，其大小不一定等于物体的重力 (2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关 3最大静摩擦力并不是物体实际受到的力，物体实际受到的静摩擦力小于最大静摩擦力最大静摩擦力一般可按近似等于,滑动摩擦力处理 说明：在分析摩擦力的方向时，要注意静摩擦力的方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性” 考查摩擦力时，经常结合共点力的平衡条件和牛顿运动定律来确定摩擦力的大小和方向 【变式训练2】如图所示，质量m120 kg和m250 kg的两物体A、B，叠放在动摩擦因数为0.40的粗糙水平地面上一处于水平位置的轻弹簧，劲度系数为200 N/m，一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，弹簧处于自然状态现用一水平推力F作用于B物体上，使它缓慢地向墙壁一侧移动，取g10 m/s2.当移动0.50 m时，两物体间开始相对滑动，这时水平推力F的大小为() A80 NB280 NC380 ND100 N,【规范全解】两物体开始相对滑动，则A受到向左的滑动摩擦力，大小为1m1g，但A、B间的动摩擦因数未知，故不能求出采用整体法，当两物体间开始相对滑动，它们之间的摩擦力可视为内力以A、B为一整体，分析受力有： F(m1m2)gkx 0.4(2050)102000.5380 N. 【模拟试解】 【答案】C,1(2010年江浦中学)如图所示，P是位于水平的粗糙桌面上的物块，用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法正确的是() A拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面 B拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面 C重力mg和摩擦力，施力物体是地球和桌面 D重力mg和摩擦力，施力物体是绳和桌面 【答案】B,2(2010年湖北省“三校联合体”联考)如图所示，一质量为M、倾角为的斜面体放在水平地面上，质量为m的小木块(可视为质点)放在斜面上，现用一平行于斜面的、大小恒定的拉力F作用于小木块，拉力在斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中，斜面体和小木块始终保持静止状态下列说法中正确的是(),【解析】由于小木块始终保持静止，因此在斜面上，小木块沿斜面方向受到的拉力、静摩擦力及重力沿斜面向下的分力三者平衡，因此当F沿斜面向下时静摩擦力最大，为Fmgsin ；对小木块和斜面体两者的整体分析，当F水平时，斜面体受到地面的静摩擦力最大，为F. 【答案】BC 3(贵州省开阳三中2010届高三月考)如图所示，水平桌面上平放着一副扑克牌，总共54张，每一张牌的质量都相等，牌与牌之间的动摩擦因数以及最下面一张牌与桌面之间的动摩擦因数也都相等用手指以竖直向下的力按压第一张牌，并以一定的速度水平移动手指，将第一张牌从牌摞中水平移出(牌与手指之间无滑动)设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(),A第1张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相反 B从第2张牌到第54张牌之间的牌不可能发生相对滑动 C从第2张牌到第54张牌之间的牌可能发生相对滑动 D第54张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向相反,可知上述静摩擦力最大值依次增大且大于f1，所以从第2张牌到第54张牌之间的牌不可能发生相对滑动，B正确，C错误；以第2张牌到第54张牌