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,,第2單元 摩 擦 力,一、摩擦力產(chǎn)生的條件 在彈力產(chǎn)生條件的基礎(chǔ)上再加兩個(gè)條件： ①有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì))； ②接觸面不光滑．,【例1】 (2011·天津)如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，兩者保持相對(duì)靜止，一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力( ) A．方向向左，大小不變 B．方向向左，逐漸減小 C．方向向右，大小不變 D．方向向右，逐漸減小,,【解析】 隔離B，受到向下的重力、向上的支持力、水平向右的靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有fAB＝mBa，其中a為恒量，大小方向均不變，故B受摩擦力向右，大小不變． 【答案】 C 【學(xué)法指導(dǎo)】 所謂“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”或“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”是以相互接觸的有摩擦力f作用的二物體之一作為參考系．研究另一物體相對(duì)它的運(yùn)動(dòng)方向不能選地球或第三者作為參考系．如本題若以地球?yàn)閰⒖枷?，認(rèn)為摩擦力的方向向左，即與運(yùn)動(dòng)的方向相反，顯然有悖摩擦力方向的定義．M對(duì)m的f：只能選M為參考系，m對(duì)M的f′：只能選m為參考系．,【名師點(diǎn)撥】 彈力和摩擦力都屬于接觸力，在受力分析中有重要應(yīng)用．為防止分析漏力，需到接觸處去找力．這是一種有效的防漏力的方法．具體應(yīng)用在“受力分析專題”一節(jié)．,二、摩擦力的方向 總是阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，即摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，并沿接觸面的切面．注意不是運(yùn)動(dòng)方向．,【例2】 (2012·海南)下列關(guān)于摩擦力的說法正確的是( ) A．作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力只能使物體減速，不可能使物體加速 B．作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速，不可能使物體減速 C．作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速 D．作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速,【解析】 作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速，作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速，選項(xiàng)C、D正確，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤． 【答案】 CD 【學(xué)法指導(dǎo)】 摩擦力并不總以阻力的形式出現(xiàn)，有時(shí)也可作動(dòng)力，如子彈水平打擊靜止在光滑水平面上的木塊，木塊受的滑動(dòng)摩擦力為動(dòng)力．摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向不一定在同一直線上，其方向可與v同向、反向或垂直．,三、兩種常見的摩擦力 1．靜摩擦力 (1)大?。?計(jì)算靜摩擦力的大小，要根據(jù)物體的存在狀態(tài)來分析，千萬不能用f＝μN(yùn)求解靜摩擦力，靜摩擦力與壓力N不成正比(最大靜摩擦力另有討論)．,【例3】 如圖所示用水平方向的力F將重為G的木塊壓在豎直墻壁上，使木塊保持靜止，下列判斷正確的是( ) A．由木塊靜止可知F＜G B．由木塊靜止可知F＝G C．如果F增大，木塊與墻間的f靜增大 D．如果壓力F增大，木塊與墻間f靜不變,,【解析】 “靜止”說明木塊平衡，應(yīng)有f靜＝G，f靜與F無關(guān)，故選D項(xiàng)． 【答案】 D,(2)方向： 靜摩擦力最顯著的特點(diǎn)為不定值，有范圍0≤f≤fmax.正因如此，其方向也隨外界條件的變化而變化．,【例4】 如圖所示，位于斜面上的木塊M，在沿斜面向上的力F的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力的( ) A．方向可能沿斜面向上 B．方向可能沿斜面向下 C．大小可能等于零 D．大小可能等于F,,【解析】 當(dāng)mgsinα＞F時(shí)，f方向沿斜面向上． 當(dāng)mgsinα＜F時(shí)， f方向沿斜面向下． 當(dāng)mgsinα＝F時(shí)，f＝0. 當(dāng)mgsinα＝2F時(shí)，f＝F. 故A、B、C、D項(xiàng)都可能． 【答案】 ABCD,(3)最大靜摩擦力fmax： fmax是定值，等于使物體剛開始運(yùn)動(dòng)的最小外力．計(jì)算式fmax＝μ0N，其中μ0為最大靜摩擦系數(shù)，最大靜摩擦力在接觸面情況一定的條件下與壓力成正比．一般地fmax＞f滑．,【例5】 如圖所示，在水平桌面上放一木塊，用從零開始逐漸增大的水平拉力F拉木塊直到沿桌面運(yùn)動(dòng)，在此過程中，木塊所受到的摩擦力f的大小隨拉力F的大小變化的圖象(如下圖)正確的是( ),,,【解析】 當(dāng)拉力F＝0時(shí)，桌面對(duì)木塊沒有摩擦力，f＝0，當(dāng)木塊受到水平拉力F較小時(shí)，木塊仍保持靜止，但有相對(duì)桌面向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，桌面對(duì)木塊產(chǎn)生向左的靜摩擦力，隨著水平拉力F不斷增大，木塊向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)也逐漸增強(qiáng)，桌面對(duì)木塊的靜摩擦力也相應(yīng)增大，直到水平拉力F足夠大時(shí)，木塊開始滑動(dòng)，此時(shí)桌面對(duì)木塊的靜摩擦力達(dá)到最大值fmax，在這個(gè)過程中，由平衡條件可知，桌面對(duì)木塊的摩擦力f始終與拉力等大反向，即隨著F的增大而增大，f＝F，體現(xiàn)在圖象上，直線傾角α＝45°.,木塊滑動(dòng)后，桌面對(duì)它的阻礙作用是滑動(dòng)摩擦力，f滑＜fmax，由f滑＝μN(yùn)，可知滑動(dòng)摩擦力不變，應(yīng)選D項(xiàng)． 【答案】 D,2．滑動(dòng)摩擦力 (1)大?。?滑動(dòng)摩擦力跟壓力成正比，也就是跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力成正比． 公式：f＝μN(yùn)，f表示滑動(dòng)摩擦力的大小，N表示壓力的大小，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)．,【名師點(diǎn)撥】 N并不總等于物體的重力，它的求解需要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力綜合分析．,(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的特點(diǎn)： 動(dòng)摩擦因數(shù)μ與接觸面的材料、接觸面的粗糙情況有關(guān)．,靜摩擦力的求解，依據(jù)物體所處的狀態(tài)，一般有兩種方法：①平衡法，②動(dòng)力學(xué)法． 一、平衡法 平衡法的理論依據(jù)：物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，合外力為零，故可用平衡狀態(tài)的原理求解． 問題特征：此種情況，物體對(duì)地處于靜止?fàn)顟B(tài)．,【例1】 如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC，∠ABC＝α，AB邊靠在豎直墻面上，F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力，現(xiàn)物塊靜止不動(dòng)，則摩擦力的大小為________．,,,【解析】 物塊ABC在四個(gè)力的作用下平衡，如圖所示，所以在豎直方向，有f＝mg＋Fsinα. 【答案】 mg＋Fsinα,,二、動(dòng)力學(xué)法 牛頓運(yùn)動(dòng)定律法的理論依據(jù)：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生加速度，而加速度的產(chǎn)生與物體所受合外力相對(duì)應(yīng)，故有F合＝ma. 問題特征：此種情況往往出現(xiàn)在連接體問題中，物體間“相對(duì)靜止”．,【例2】 如圖所示，疊加體A、B放在光滑地面上，mA＝8 kg，mB＝2 kg，當(dāng)F＝50 N時(shí)，A、B相對(duì)靜止，求A、B間的摩擦力．,,【答案】 40 N,【學(xué)法指導(dǎo)】 千萬不能用f＝μN(yùn)求解靜摩擦力，因靜摩擦力隨外界條件變化而不同．靜摩擦力有范圍0～fmax，f＝μN(yùn)是滑動(dòng)摩擦力的專用公式，最大靜摩擦力的計(jì)算公式是fmax＝μmaxN，其中μmax是最大靜摩擦系數(shù)，高中范圍內(nèi)不研究最大靜摩擦力的公式涉及到的計(jì)算．,一、自行車前后輪的受力 判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向的方法：假設(shè)接觸面光滑，看物體將如何相對(duì)運(yùn)動(dòng)．,【例1】 (創(chuàng)新題)人在蹬自行車時(shí)，后輪驅(qū)動(dòng)自行車前進(jìn)，設(shè)前后輪與地面接觸瞬間均無相對(duì)滑動(dòng)．對(duì)自行車前后輪受到地面的摩擦力的說法正確的是( ) A．前輪向前的靜摩擦力，后輪向后的靜摩擦力 B．前輪向前的滑動(dòng)摩擦力，后輪向后的滑動(dòng)摩擦力 C．前輪向后的靜摩擦力，后輪向前的靜摩擦力 D．前輪向后的滑動(dòng)摩擦力，后輪向前的滑動(dòng)摩擦力,【解析】 物體之間發(fā)生的是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，就看物體是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)．題中說明無相對(duì)滑動(dòng)，所以自行車與地面之間產(chǎn)生的是靜摩擦力．假設(shè)前輪光滑(或剎死前輪)，那么前輪相對(duì)地面將向前滑行，所以前輪受到向后的靜摩擦力作用．假設(shè)后輪光滑(或架空)，后輪相對(duì)地面將向后運(yùn)行，所以后輪受到向前的靜摩擦力作用．選項(xiàng)C正確． 【答案】 C,【學(xué)法指導(dǎo)】 (1)判斷是靜摩擦，還是滑動(dòng)摩擦，要注意題目所給條件是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)．無相對(duì)滑動(dòng)為靜摩擦力，有相對(duì)滑動(dòng)為滑動(dòng)摩擦力． (2)方向的判定要會(huì)用假設(shè)法．即假設(shè)接觸面光滑，看其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．,二、皮帶傳送中的摩擦力 【例2】 如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為37°，以v＝10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，在傳送帶的A端輕輕放一小物體，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，A、B間距離s＝16 m(g＝10 m/s2，cos37°＝0.8，sin37°＝0.6)則,(1)若轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需要的時(shí)間為( ) A．2.8 s B．2.0 s C．2.1 s D．4.0 s,,【答案】 D,(2)在(1)的選項(xiàng)中，若皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，速度大小不變，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需要的時(shí)間為( ) 【解析】 此運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段：,,,【答案】 B,【學(xué)法指導(dǎo)】 (1)摩擦力的方向要依據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體的運(yùn)動(dòng)方向來確定．如第(1)問的摩擦力方向，可假設(shè)皮帶為參考系，則物體有沿斜面向下的速度，故受摩擦力沿斜面向上． (2)第(2)問中，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分析是難點(diǎn)，注意μ＜tanθ時(shí)，沿斜面F合向下，仍加速運(yùn)動(dòng)．,