专题08 摩擦力（精讲）-2019年高考物理双基突破

专题08 摩擦力（精讲）-2019年高考物理双基突破

专题八 摩擦力（精讲）‎ 一、滑动摩擦力 ‎1．滑动摩擦力的定义与条件 ‎（）1定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，所受到的阻碍它相对滑动的力。‎ ‎（2）产生的条件：①相互接触，接触面不光滑；②接触处有弹力；③两物体间存在相对运动。‎ 说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解。‎ ‎2．滑动摩擦力的方向 ‎（1）方向：与接触面相切，与物体接触面之间的弹力方向垂直，并且跟物体相对运动的方向相反。‎ ‎（2）区别：“相对运动趋势方向”、“相对运动方向”和“运动方向”‎ ‎① “相对运动趋势方向”是指物体有相对于参考物体沿某个方向运动的倾向，而实际上不一定沿该方向运动，可理解为“如果物体不受静摩擦力作用时的运动方向”。‎ ‎②“相对运动方向”通常是指物体相对于参考物体运动的方向，在研究摩擦力时此参考物体一般指摩擦力的施力物体。‎ ‎③“运动方向”通常是指物体相对于地面运动的方向。如用传送带匀速向上传送物体，若不受摩擦力物体将会沿传送带滑下，故物体有“沿传送带向下运动的趋势”，实际上并没有沿传送带向下运动，物体相对于传送带是静止的，而物体的运动方向是斜向上的。‎ 如图所示，木块B在长木板A上运动，A在水平面上运动。若v1>v2，则B相对A向右运动，B受到方向向左的滑动摩擦力f1作用，此时滑动摩擦力f1的方向与运动方向相反；若v1FA>FB　 B．FCm，则和假设的情况相同，D正确；若m0＝m，则静摩擦力为零，A正确；若m0μ2（m＋M）g时，木板便会开始运动 ‎ D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动 ‎【答案】AD ‎【题11】（多选）如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．图甲中物块m受到摩擦力 ‎ B．图乙中物块m受到摩擦力 C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 ‎ D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力 ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误。对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。‎ ‎（3）静摩擦力的有无及方向的判断方法 静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势的方向又难以判断，这就使静摩擦力方向的判断成为一个难点。判断静摩擦力的方向常用下列方法：‎ 方法1：假设法——假设法有两种，一种是假设物体间接触面光滑，若物体间不发生相对滑动，则物体间无相对运动趋势，故无静摩擦力作用；若物体间发生相对滑动，则物体间有相对运动趋势，故有静摩擦力作用，其方向与相对运动趋势的方向相反。另一种是假设摩擦力存在，看所研究物体是否改变原来的运动状态。‎ 方法2：状态法——根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向。‎ 首先弄清物体运动状态（是平衡状态，加速或减速状态），分析出除摩擦力外的其它力，看是否能维持这个运动状态，若不能维持，说明一定受摩擦力，根据平衡条件或牛顿定律，即可判断出静摩擦力的方向。‎ 应用“状态法”解题时应注意的问题 状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法,用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势，使模糊不清的问题明朗化，复杂的问题简单化．在使用状态法处理问题时，需注意以下两点：‎ ‎①明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向。‎ ‎②静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角。‎ ‎【题12】如图所示，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随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下 C．物体A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用 D．无论A随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体A的作用力均相同 ‎【答案】D ‎【题13】如图，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则 A．B受C的摩擦力一定不为零 ‎ B．C受地面的摩擦力一定为零 C．C有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力 D．将细绳剪断而B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左 ‎【答案】C　‎ 方法3：牛顿第三定律法——先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再利用牛顿第三定律（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的方向，再根据“相互作用”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。‎ ‎【题14】位于斜面上的物体m 在沿斜面向上的力F的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的方向 A．沿斜面向上 B．沿斜面向下 ‎ C．可能没有摩擦力 D．以上三种情况都有可能 ‎【答案】D ‎【解析】物体受到重力G、支持力N、推力F的作用，由于它们的大小关系不确定，必须讨论几种情 说明：运动趋势的方向的判断可用假设法：假设无摩擦，看所受合力的方向，合力的方向向哪，则运动趋势的方向就向哪。‎ 三、对摩擦力的进一步理解 正确理解动摩擦力和静摩擦力中的“动”与“静”的含义。‎ ‎“动”和“静”是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的，而不是相对于地面的运动和静止，所以受滑动摩擦力作用的物体可能是静止的，反之，受静摩擦力作用的物体可能是运动的。‎ 误区一：有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力 从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件。虽有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”，则不会产生摩擦力，反之，若两物体间有摩擦力，则一定有弹力。‎ 误区二：摩擦力的大小一定与正压力成正比 若摩擦力是滑动摩擦力，根据Ff＝μFN可知，两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比。但对静摩擦力而言，它是一个被动力，随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的变化而变化，与正压力大小无关，正压力只可影响最大静摩擦力的大小。‎ 误区三：摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力，也可以是动力。‎ 误区四：摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上。‎ 常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上，但不是所有情境下的摩擦力均如此。一人站在扶梯上，随扶梯斜向上加速上升；人沿扶梯斜向上运动，而人所受摩擦力却是水平方向，与运动方向并不共线。故两物体间摩擦力的方向应理解为“与两物体接触面相切，和物体间‘相对运动’或‘相对运动趋势’的方向相反”，而与物体的运动方向无关。‎ 四、摩擦力的“突变”问题 某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”。‎ ‎1．静—静“突变”‎ 物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。‎ ‎【题15】（多选）木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面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F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，则力F作用后 A．木块A所受摩擦力大小是8N ‎ 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 ‎【答案】AC ‎2．静—动“突变”‎ 物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。‎ ‎【题16】（多选）在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连（调节传感器高度使细绳水平），滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶（调节滑轮使桌面上部细绳水平），整个装置处于静止状态．实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象，下列说法正确的是 A．可求出空沙桶的重力 ‎ B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小 C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小 D．可判断第50秒后小车做匀速直线运动（滑块仍在车上）‎ ‎【答案】BC ‎3．动—动“突变”‎ ‎【题17】传送带以恒定的速率v=‎10m/s运动，已知它与水平面成θ=37º，如图所示，PQ=‎16m。将一个小物体无初速度地放在P点，小物体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5，问当皮带逆时针转动时，小物体运动到Q点的时间为多少？‎ ‎【答案】2s ‎【解析】当物体刚放在传送带上时，物体的速度速度传送带的速度，物体所受的滑动摩擦力方向沿斜面向下，加速度为： m/s2‎ 滑行时间：=1s 滑行距离：=‎‎5m 当物体与传送带的速度相同时，由于重力的作用物体继续加速，物体的速度大于传送带的速度，摩擦力的方向变为沿斜面向上，加速度为： m/s2‎ 因为：s2= s− s1=‎‎11m 又： 解得：t2=1s 所以，小物体从P点运动到Q点的时间：t= t1+ t2==2s ‎4．动—静“突变”：在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力。 ‎ ‎【题18】如图所示，质量为‎1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，取g＝‎10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图象是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）‎ ‎【答案】A