高中物理必修1第三节--摩擦力(经典习题及答案).doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date高中物理必修1第三节-摩擦力(经典习题及答案)高中物理必修1第三节-摩擦力(经典习题及答案)【本讲教育信息】一. 教学内容:第三节 摩擦力二. 教学要点: 知道静摩擦力的含义并能分析简单的事例,知道静摩擦力是可变的且有最大值。最大静摩擦力与压力成正比。知道滑动摩擦力的含义,能用F=FN 进行计算滑动摩擦力。会判断摩擦力的方向。三. 重点、难点解析:1. 静摩擦力(1)
2、定义:两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在滑动趋势时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动的力,这种力叫静摩擦力。(2)产生条件: 两物体相接触; 接触面不光滑; 两物体间有弹力; 两物体间有相对运动的趋势。(3)大小:静摩擦力的大小随推力的增大而增大,所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。当人的水平推力增大到某一值Fm时,物体就要滑动,此时静摩擦力达到最大值,我们把Fm(或者Fmax)叫做最大静摩擦力,故静摩擦力的取值范围是:0FFm。说明: 静摩擦力大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。 静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力。 最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些,
3、但有时认为二者是相等的。(4)方向:静摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。如图1所示,静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势,所以物体受到沿斜面向上的静摩擦力,又如图2所示,用力F拉水平地面上的A板,A板及板上的物体B保持相对静止做加速运动,对B而言,对地是运动的,但相对A是静止的。可假设A、B间无摩擦力,则A做加速运动时,B不可能随A一起运动,故A、B间有摩擦力。而B毕竟相对A有向后运动的趋势,所以属受到方向与运动方向相同的静摩擦力的作用。 图1 图2注意:运动的物体也可以受到静摩擦力的作用,静摩擦力的方向可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,也可与运动方向不
4、在一条直线上,如手握瓶子在水平方向上运动,此时静摩擦力方向竖直向上,与运动方向是垂直的。2. 滑动摩擦力 (1)定义:两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力,这个力叫做滑动摩擦力。(2)产生条件: 两物体接触; 两接触的物体必须相互挤压,发生形变,有弹力; 两物体间要发生相对滑动; 两接触面不光滑。 (3)大小:两个物体间滑动摩擦力的大小F与正压力F成正比,即F=FN。若将木块放在其它物体上(如玻璃)做相同的实验,上式仍成立,只是比例系数不同。说明: 叫做动摩擦因数,它只与接触面的材料、粗糙程度有关没有单位。动摩擦因数的大小与物体的运动速度无关,与接触面的
5、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平衡条件等加以确定。(4)方向:滑动摩擦力的方向总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,在上例中,物体A的运动方向向右,但相对接触物B的运动方向向左。 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,也可能跟运动方向相同。在上例中,A物体所受摩擦力与运动方向相反,B物体所受地面的摩擦力与运动方向相反。
6、3. 滚动摩擦滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦,注意:压力相同时,滚动摩擦比滑动摩擦小很多。4. 用假设法判断摩擦力判断静摩擦力是否存在,要看是否具备静摩擦力产生的条件,但在通常情况下,其它条件是具备的,关键看物体是否有相对运动趋势。要判断是否有相对运动趋势,可用假设法判断,假设法有两种,一种是假设接触面光滑,不存在摩擦力,看是否改变原来的运动状态。另一种是假设摩擦力存在,看是否改变原来的运动状态。第一种假设往往用来判断做变速运动的物体的静摩擦力和有其它外力存在但物体处于平衡状态时的静摩擦力。第二种假设往往用来判断物体不受其它外力,物体处于平衡状态时的静摩擦力。假设法只是判
7、断摩擦力的一种方法,有时还可以根据力的作用效果判断,已知物体A做匀加速运动,说明物体A的运动状态发生了改变,因此,物体A一定受到静摩擦力作用,5. 摩擦力方向的判断 (1)滑动摩擦力方向的判断“滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反”是判断滑动摩擦力方向的依据。这里要特别注意“相对运动”的含义,它是指研究对象相对于被接触物体进行的运动,判断滑动摩擦力方向的具体操作程序是: 选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)。 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。滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。(2)静摩擦力方向的判断“静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反”是判断
8、静摩擦力方向的依据。这里尤其要注意“相对运动趋势方向”的判断,一般是采用化“静”为“动”的思路,利用“假设法”来判断相对运动趋势的方向,即假设研究对象与被接触物体之间光滑,若它们之间发生相对滑动,则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向;若它们之间不发生相对滑动,别说明它们之间原先并无相对运动趋势。利用这种方法判断静摩擦力方向的操作程序是: 选研究对象(受静摩擦力作用的物体)。 选跟研究对象接触的物体为参考系。 假设接触面光滑,找出研究对象相对参考系的速度方向(即相对运动趋势的方向)。 静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。6. 摩擦力可充当阻力也可充当动力。7. 运动的物体可受静摩擦力,
9、静止的物体可受滑动摩擦力物体在粗糙地面上滑动时,地面受到的摩擦力就是静止的物体受滑动摩擦力,上述6中图所示的物A受摩擦力即为运动的物体受静摩擦力。8. 摩擦力大小的计算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。(1)滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小遵从摩擦定律,即F=FN。式中叫动摩擦因数,它的数值跟两个相关物体的材料和接触面的粗糙程度有关;FN是接触面的正压力,它与物体的重力G是两种不同性质的力,FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同。滑动摩擦力F的大小跟物体的运动速度、接触面面积的大小没有关系,计算滑动摩擦力的大小的关键是根据平衡方程或动力
10、学方程(后面将学习)计算正压力FN的大小。(2)静摩擦力大小的计算静摩擦力问题一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡方程或动力学方程(后面将学习,现在可用二力平衡的知识)求解。静摩擦力的大小与物体的运动情况有关,其数值在0Fmax之间(乙为最大静摩擦力),Fmax略大于滑动摩擦力F,在要求不高时,可近似认为Fmax=F。11. 测定动摩擦因数 (1)用弹簧秤拉着质量为m的滑块在水平木板上做匀速直线运动(如图所示)。根据平衡条件可知滑块A受到的滑动摩擦力等于弹簧秤对滑块的拉力F,即通过弹簧秤的示数可求得滑动摩擦力的大小,根据=FFN=Fmg可求得动摩擦因数。 【典型例题】
11、例1 如图1所示,地面上叠放着A、B两个物体,力F分别作用于A、B两物体上时,A、B均静止,试分别分析A、B受到的摩擦力的情况。图1解析:(1)F作用于A物体,A相对B有向右的运动趋势,B相对A有向左的运动趋势,故A受到向左的静摩擦力,其大小也等于F。B受到A给它的向右的静摩擦力,其大小也等于F。由于A、B相对静止,B有向右的运动的趋势,因此B受到地面给它的向左的静摩擦力F,大小也等于F,如图2所示。图2(2)F作用于B物体上,B相对地面有向右的运动趋势,故B受到地面给它的向左的静摩擦力,大小等于F。而A物体若受到B物体给它的摩擦力,则不可能静止,故A、B之间没有摩擦力的作用。如图3所示。图3
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- 高中物理 必修 三节 摩擦力 经典 习题 答案
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