【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第17章 第2课时 摩擦力受力分析.ppt

考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年静摩擦力、最大静摩擦力、最大静摩擦力静摩擦力山东理综山东理综(T16选择选择)天津天津T1浙江浙江T14高考主要考查高考主要考查对摩擦力的理对摩擦力的理解及计算，热解及计算，热点题题型是摩点题题型是摩擦力与平衡或擦力与平衡或与牛顿第二定与牛顿第二定律相结合的选律相结合的选择题择题.滑动摩擦、动摩滑动摩擦、动摩擦因数擦因数说明：不要求知说明：不要求知道静摩擦因数道静摩擦因数第第2 2课时课时 摩擦力摩擦力 受力分析受力分析1产生：产生：两个相互接触的物体两个相互接触的物体，有有 时产生的摩擦力时产生的摩擦力2作用效果：作用效果：总是起着阻碍物体间总是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相互接触且相互接触且 ；有有 ； 相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势相对运动趋势挤压挤压相对运动趋势相对运动趋势接触面粗糙接触面粗糙 受静摩擦力作用的物体一定静止吗？受静摩擦力作用的物体一定静止吗？提示：提示：受静摩擦力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动受静摩擦力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动4大小：大小：随外力的变化而变化，大小在零到最大静摩擦力之间随外力的变化而变化，大小在零到最大静摩擦力之间5方向：方向：总是与物体的总是与物体的 方向相反方向相反6最大静摩擦力：最大静摩擦力：静摩擦力的最大值，叫做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相对运动趋势如何理解静摩擦力？如何理解静摩擦力？1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 相互挤压力相互挤压力FN无直接关系无直接关系2最大静摩擦力最大静摩擦力Fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦 力，它的数值与力，它的数值与FN成正比，在成正比，在FN不变的情况下不变的情况下，滑动摩擦力略小于滑动摩擦力略小于 Fm，而静摩擦力可在而静摩擦力可在0Fm间变化间变化在粗糙水平面上有一斜面体在粗糙水平面上有一斜面体A，在，在A的粗糙斜面上放一小物体的粗糙斜面上放一小物体B，如，如图图121所示，已知所示，已知A、B静止，则水平面对斜面体静止，则水平面对斜面体() A有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右 B有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左 C没有摩擦力的作用没有摩擦力的作用 D有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定解析：解析：分析水平面对斜面体的摩擦力时，因分析水平面对斜面体的摩擦力时，因A、B静止，所以可用整体法，静止，所以可用整体法，将将A、B看成一个整体，竖直方向受重力、支持力作用平衡，水平看成一个整体，竖直方向受重力、支持力作用平衡，水平方向也处于平衡状态，不可能受摩擦力，故选方向也处于平衡状态，不可能受摩擦力，故选C. 答案：答案：C1产生：产生：两个相互接触的物体发生两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力时产生的摩擦力2作用效果：作用效果：总是起着阻碍物体间总是起着阻碍物体间 的作用的作用3产生条件：产生条件：相互接触且相互接触且 ；有有 运动；运动； 4大小：大小：滑动摩擦力大小与滑动摩擦力大小与 成正比，即：成正比，即：F .5方向：方向：跟接触面相切，并跟物体跟接触面相切，并跟物体 相反相反相对运动相对运动相对运动相对运动挤压挤压相对相对接触面粗糙接触面粗糙压力压力FN相对运动方向相对运动方向 1滑动摩擦力的大小与接触面的面积大小有关吗？滑动摩擦力的大小与接触面的面积大小有关吗？2滑动摩擦力一定是阻力吗？滑动摩擦力一定是阻力吗？提示：提示：1.没关系没关系2无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，即可以是动力，也可以是阻力无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，即可以是动力，也可以是阻力 1如何理解公式如何理解公式“FfFN”？ 滑动摩擦力的大小用公式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：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为两为两 接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力接触面间的正压力，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2如何理解滑动摩擦力的特点？如何理解滑动摩擦力的特点？(1)物体受到滑动摩擦力时，物体不一定是运动的，也可能是静止的，物体受到滑动摩擦力时，物体不一定是运动的，也可能是静止的， 但一定但一定发生了相对运动发生了相对运动(2)滑动摩擦力一定与相对运动的方向相反，一定阻碍物体的相对运滑动摩擦力一定与相对运动的方向相反，一定阻碍物体的相对运动，并动，并不是说一定与物体运动的方向相反，即不一定阻碍物体的运不是说一定与物体运动的方向相反，即不一定阻碍物体的运 动，滑动摩擦力动，滑动摩擦力可以作动力，对物体做正功，也可以作阻力，对物体做负功受滑动摩擦力可以作动力，对物体做正功，也可以作阻力，对物体做负功受滑动摩擦力的物体如果没有发生位移，滑动摩擦力对物体不做功的物体如果没有发生位移，滑动摩擦力对物体不做功正确理解摩擦力产生条件中正确理解摩擦力产生条件中“相对相对”的含义：的含义：“相对相对”既不是对既不是对“地地”，也，也不是对不是对“观察者观察者”，“相对相对”的是跟它接触的物体的是跟它接触的物体2 要使一粗糙的木块在水平木桌的表面上滑动受到的滑动摩擦力尽可能小要使一粗糙的木块在水平木桌的表面上滑动受到的滑动摩擦力尽可能小些下列措施中有效的是些下列措施中有效的是()A将木块和木桌的接触面刨光滑些将木块和木桌的接触面刨光滑些B在木桌表面上垫一张光滑平整的铁皮在木桌表面上垫一张光滑平整的铁皮C使木块的滑动速度增大使木块的滑动速度增大D取木块表面积最小的那个面向下放在桌面上，减小与桌面的接触面积取木块表面积最小的那个面向下放在桌面上，减小与桌面的接触面积解析：解析：滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、接触面的材料有关，而与物体间滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、接触面的材料有关，而与物体间的相对运动速度大小、接触面积的大小无关的相对运动速度大小、接触面积的大小无关答案：答案：AB受力分析是把物体受力分析是把物体(研究对象研究对象)在给定的物理情景中所受的外力找出来，并画在给定的物理情景中所受的外力找出来，并画好受力图好受力图1什么是整体法和隔离法？什么是整体法和隔离法？(1)隔离法隔离法：保持物体的受力情景不变，而将物体隔离研究的方法保持物体的受力情景不变，而将物体隔离研究的方法(2)整体法整体法：将具有相同的运动状态的物体构成的物体系作为研究对象将具有相同的运动状态的物体构成的物体系作为研究对象 方法方法2受力分析的顺序：受力分析的顺序：先场力先场力(重力重力、电场力电场力、磁场力等磁场力等)，再弹力再弹力，最后分析摩最后分析摩擦力擦力3对物体受力分析时应注意以下几点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对于作用在物体上的每一个力，都必须明确它的来源都必须明确它的来源，不能无中生有不能无中生有； (3)分析的是物体受到哪些分析的是物体受到哪些“性质力性质力”(按性质分类的力按性质分类的力)，不能把不能把“效果力效果力”与与“性质力性质力”混淆重复分析混淆重复分析3画出图画出图122中物体中物体A受到的重力、弹力及摩擦力的示意图受到的重力、弹力及摩擦力的示意图(图中物体表面均不光滑图中物体表面均不光滑)答案：答案：受力如下图所示：受力如下图所示：【例【例1】 如如图图123所示，平板车上的物体所示，平板车上的物体P总和平板车保持相对静止，试总和平板车保持相对静止，试 分析平板车在以下几种情况下，物体分析平板车在以下几种情况下，物体P受到的摩擦力受到的摩擦力(1)匀速运动；匀速运动；(2)加速或减速向前；加速或减速向前；(3)匀速转弯匀速转弯解析：解析：三种情况下的物体三种情况下的物体P和车都保持相对静止，且物体和车都保持相对静止，且物体P有形变，因此有无摩有形变，因此有无摩擦力只要看有无相对运动趋势即可擦力只要看有无相对运动趋势即可(1)当车匀速运动时，物体当车匀速运动时，物体P和车之间无相对运动趋势，故物体和车之间无相对运动趋势，故物体P不受摩擦力不受摩擦力(2)当车加速或减速向前时，物体当车加速或减速向前时，物体P与车之间分别有向后或向前的运动趋势，故与车之间分别有向后或向前的运动趋势，故物体物体P受到向前或向后的摩擦力受到向前或向后的摩擦力(3)当车转弯时，物体当车转弯时，物体P有向弯道外滑动的趋势，故物体有向弯道外滑动的趋势，故物体P受到指向弯道内的摩受到指向弯道内的摩擦擦力，且与物体力，且与物体P运动方向垂直运动方向垂直答案：答案：(1)不受摩擦力不受摩擦力(2)受到向前或向后的摩擦力受到向前或向后的摩擦力(3)受到指向弯道内的摩擦力受到指向弯道内的摩擦力，且与物体且与物体P运动方向垂直运动方向垂直1静摩擦力方向的判断方法静摩擦力方向的判断方法(1)假设法假设法(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)利用牛顿第三定律利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系即作用力与反作用力的关系)来判断此法关键是抓住来判断此法关键是抓住“力是成对出现的力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据“牛顿第三定律牛顿第三定律”确定另一物体受到的静摩擦力确定另一物体受到的静摩擦力2滑动摩擦力方向的判定滑动摩擦力方向的判定(1)其依据是其依据是“ “滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反” ”(2)其步骤为：其步骤为：选研究对象选研究对象(即受摩擦力作用的物体即受摩擦力作用的物体)选跟研究对象接触的物体为参考系选跟研究对象接触的物体为参考系找出研究对象相对参考系的速度方向找出研究对象相对参考系的速度方向滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反11如图如图124所示，倾角所示，倾角30的粗糙斜面上放一个物体，物体的的粗糙斜面上放一个物体，物体的重力为重力为G，静止在斜面上，现用一个平行于斜面底边的力，静止在斜面上，现用一个平行于斜面底边的力FG/2拉该拉该物体使其恰好在斜面内做匀速直线运动，则物体与斜面间的滑动摩擦物体使其恰好在斜面内做匀速直线运动，则物体与斜面间的滑动摩擦力的方向力的方向()A沿斜面向上沿斜面向上B沿斜面向下沿斜面向下C沿斜面向左上方，且与底边成沿斜面向左上方，且与底边成45D沿斜面向右上方，且与底边成沿斜面向右上方，且与底边成45解析：解析：画出画出m在斜面上的俯视图如右图，因为物体做匀速在斜面上的俯视图如右图，因为物体做匀速直线运动，故合力为零，即拉力直线运动，故合力为零，即拉力F(G/2)与重力沿斜面向下与重力沿斜面向下的分力的分力(G/2)的合力与滑动摩擦力平衡在相对滑动的两个的合力与滑动摩擦力平衡在相对滑动的两个接触面之间只能存在滑动摩擦力，又因滑动摩擦力与相对接触面之间只能存在滑动摩擦力，又因滑动摩擦力与相对运动的方向相反，所以摩擦力的方向沿斜面向左上方，且运动的方向相反，所以摩擦力的方向沿斜面向左上方，且与底边成与底边成45.答案：答案：C【例【例2】 (14分分)一质量不计的弹簧原长为一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量，一端固定于质量m2 kg的物的物体上，另一端施一水平拉力体上，另一端施一水平拉力F.(g10 m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长到，当弹簧拉长到12 cm时，物体恰时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若将弹簧拉长到若将弹簧拉长到11 cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？时，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长到若将弹簧拉长到13 cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？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设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)解析：解析：(1)物体匀速前进时，物体匀速前进时，k k(xx0)mg(2分分)则则k k N/m200 N/m(2分分)(2)F1k k(x1x0)200(0.110.10)N2 N(2分分)最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力Ffm0.2210 N4 N(2分分)故物体没动，所受静摩擦力故物体没动，所受静摩擦力Ff1F12 N(2分分)(3)弹簧弹力弹簧弹力F2k k(x2x0)200(0.130.10)N6 N(2分分)物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为Ff2FNmg0.2210 N4 N(2分分)答案：答案：(1)200 N/m(2)2 N(3)4 N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，判明是滑动摩擦力，还是静摩擦力力，还是静摩擦力1 静摩擦力大小的计算静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态时物体处于平衡状态时(静止或匀速静止或匀速)，利用力的平衡条件来判断其大小，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，则物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ffma；若除摩擦力外，物体还受；若除摩擦力外，物体还受其他力，则根据其他力，则根据F合合ma先求合力再求摩擦力先求合力再求摩擦力2滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算来计算21质量为质量为m的物体放在水平面上，在大小相等，互相垂直的水平力的物体放在水平面上，在大小相等，互相垂直的水平力F1和和 F2的作用下，从静止开始沿水平面运动，如图的作用下，从静止开始沿水平面运动，如图125所示，若物体与水平面所示，若物体与水平面 间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，则物体，则物体() A在在F1的反方向上受到的反方向上受到Ff1mg的摩擦力的摩擦力 B在在F2的反方向上受到的反方向上受到Ff2 mg的摩擦力的摩擦力 C在在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合合mg D在在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为合力的反方向上受到的摩擦力为Ffmg解析：解析：由于由于F1和和F2的合力是恒力，物体由静止开始运动，必沿的合力是恒力，物体由静止开始运动，必沿F1和和F2的合力的合力方向做直线运动，滑动摩擦力的方向必沿方向做直线运动，滑动摩擦力的方向必沿F1和和F2的合力的反方向摩擦力的的合力的反方向摩擦力的大小为大小为FfFN，又因为，又因为FNmg，故，故Ffmg.答案：答案：D【例【例3】 如图如图126所示所示，物体物体A靠在竖直墙面上靠在竖直墙面上，在力在力F作用下作用下，A、B保持静止保持静止物体物体B的受力个数为的受力个数为()A2B3C4D5解析：解析：以以A为研究对象，受力情况如图甲所示，此时，墙对物体为研究对象，受力情况如图甲所示，此时，墙对物体A没有支持没有支持力力(此结论可利用整体法得出此结论可利用整体法得出)再以再以B为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如图乙所示，即要保持为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如图乙所示，即要保持物体物体B平衡，平衡，B应受到重力、压力、摩擦力、力应受到重力、压力、摩擦力、力F四个力的作用四个力的作用答案：答案：C(1)若物体若物体A被固定在墙上，其他条件不变，则物体被固定在墙上，其他条件不变，则物体B可能受几个力的作用可能受几个力的作用(2)若将力若将力F改为水平向左的力作用在物体改为水平向左的力作用在物体B上，其他条件不变，则物体上，其他条件不变，则物体A、B分别受几个力的作用分别受几个力的作用解析：解析：(1)若若A被固定在墙上，则被固定在墙上，则B可能只受重力和力可能只受重力和力F两个力的作用，也可两个力的作用，也可能受到重力、力能受到重力、力F、A对对B的压力、的压力、A对对B的摩擦力四个力的作用的摩擦力四个力的作用(2)若将力若将力F改为水平向左，则改为水平向左，则A、B受力分别如图受力分别如图(甲甲)、(乙乙)所示，所示，A受到重受到重力、力、B对对A的压力和摩擦力、墙壁对的压力和摩擦力、墙壁对A的压力和摩擦力五个力的作用的压力和摩擦力五个力的作用B受到受到重力、力重力、力F、A对对B的压力和摩擦力四个力的作用的压力和摩擦力四个力的作用答案：答案：(1)2个，个，4个个(2)5个个4个个受力分析的基本思路受力分析的基本思路31如图如图127所示，在固定的斜面上叠放所示，在固定的斜面上叠放A、B两物体，若在两物体，若在B物体上加一水平向右的推力物体上加一水平向右的推力F(F0)，两物体均静止，则，两物体均静止，则B物体受力的个数物体受力的个数为为() A一定是一定是6个个 B可能是可能是4个个 C可能是可能是5个个 D可能是可能是6个个图图127 解析：解析：以以A为研究对象分析可知为研究对象分析可知A一定受一定受B对它的静摩擦力的作用，所以对它的静摩擦力的作用，所以B也也要受要受A对它的静摩擦力的作用，以对它的静摩擦力的作用，以B为研究对象受力分析由平衡条件可知，为研究对象受力分析由平衡条件可知，B和斜面之间的静摩擦力可能有，可能无，所以和斜面之间的静摩擦力可能有，可能无，所以B物体受力个数可能是物体受力个数可能是5个，个，还可能是还可能是6个个 答案：答案：CD如图如图128所示，位于水平桌面上的物块所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到相连，从滑轮到P和到和到Q的两段绳都是水平的已知的两段绳都是水平的已知Q与与P之间以及之间以及P与桌面之与桌面之间的动摩擦因数都是间的动摩擦因数都是，两物块的质量都是，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力都不计，若用一水平向右的力F拉拉P使它做匀速直线运动，求使它做匀速直线运动，求F的大小的大小【考卷实录考卷实录】错误之处：错误之处：对物块对物块P的受力分析不全面的受力分析不全面缺少方程缺少方程FfFN.解答中解答中式研究对象不明确式研究对象不明确错因剖析：错因剖析：平时没有养成按一定顺序分析受力的习惯，造成对物体受力分析不平时没有养成按一定顺序分析受力的习惯，造成对物体受力分析不全面全面处理连接体问题，没能明确各研究对象、得分方程不全，造成错误处理连接体问题，没能明确各研究对象、得分方程不全，造成错误【教师点评教师点评】思路突破：思路突破：正确解答：正确解答：对对Q受力分析如右图所示受力分析如右图所示，由平衡条件得由平衡条件得：F1Ff1mg对对P受力分析如右图所示受力分析如右图所示，由平衡条件知由平衡条件知：FF2Ff1Ff2，Ff2FN2mg由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知：F1F2mg，Ff1Ff1mg代入得代入得：F4mg对于有关摩擦力的问题，两个相接触的物体间相对运动方向的判断是典型的对于有关摩擦力的问题，两个相接触的物体间相对运动方向的判断是典型的易错环节，处理问题时，一是注意区分滑动摩擦力与静摩擦力以及摩擦力的易错环节，处理问题时，一是注意区分滑动摩擦力与静摩擦力以及摩擦力的方向，二是注意滑动摩擦力的计算公式方向，二是注意滑动摩擦力的计算公式FfFN，特别是需要注意对产生滑，特别是需要注意对产生滑动摩擦力的两个物体之间的正压力动摩擦力的两个物体之间的正压力FN的分析，不要草率地认为正压力的分析，不要草率地认为正压力FN的大的大小就是某个物体的重力小就是某个物体的重力. 点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册【反思总结反思总结】