第一講摩擦力專題

第一講摩擦力專題第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三知識(shí)網(wǎng)絡(luò):力概念定義：力是物體對(duì)物體的作用，效果：要素：大小、方向、作用點(diǎn)（力的圖示）使物體發(fā)生形變改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類效果：拉力、動(dòng)力、阻力、支持力、壓力性質(zhì)：重力：方向、作用點(diǎn)（關(guān)于重心的位置）彈力：產(chǎn)生條件、方向、大?。ê硕桑┠Σ亮Γ海o摩擦與動(dòng)摩擦）產(chǎn)生條件、方向、大小運(yùn)算——平行四邊形定則力的合成力的分解|F1－F2|≤F合≤F1＋F2共點(diǎn)作用下的平衡第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三明確摩擦力產(chǎn)生的條件：

（1）、物體間直接接觸

（2）、接觸面粗糙

（3）、接觸面間有彈力存在

（4）、物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

高考要求：第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三這四個(gè)條件緊密相連，缺一不可．顯然，兩物體不接觸，或雖接觸但接觸面是光滑的，則肯定不存在摩擦力．但滿足(1)、(2)而缺少(3)、(4)中的任意一條，也不會(huì)有摩擦力．如一塊磚緊靠在豎直墻，放手后讓其沿墻壁下滑，它滿足條件(1)、(2)、(4)，卻不具備條件(3)，即相互間無壓力，故磚不可能受到摩擦力作用．第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三又如，靜止在粗糙水平面上的物體它滿足了條件(1)、(2)、(3)，缺少條件(4)，當(dāng)然也不存在摩擦力．

由于不明確摩擦力產(chǎn)生的條件，導(dǎo)致答題錯(cuò)誤的事是經(jīng)常發(fā)生的．

第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

(A)0，0(B)0，0

(C)0，0(D)0，0

例1(1994年全國考題)如圖1所示，C是水平地面，A、B是兩個(gè)長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直綫運(yùn)動(dòng)，由此可知，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)B和C間的動(dòng)摩擦因數(shù)有可能是：

ABF圖1C第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：本題中選A、B整體為研究對(duì)象，由于受推力的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知地面對(duì)B的摩擦力一定水平向左，故0，對(duì)A受力分析可知，水平方向不受力，可能為0，可能不為0。正確答案為(B)、(D)．

第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三二、了解摩擦力的特點(diǎn)

摩擦力具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：(1)接觸性；(2)被動(dòng)性．所謂接觸性，即指物體受摩擦力作用物體間必直接接觸(反之不一定成立)。這種特點(diǎn)已經(jīng)包括在摩擦力產(chǎn)生的條件里，這里不贅述。對(duì)于摩擦力的被動(dòng)性，現(xiàn)仔細(xì)闡述。所謂被動(dòng)性是指摩擦力隨外界約束因素變化而變化．熟知的是靜摩擦力隨外力的變化而變化。第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三圖2例2(1992年全國考題)如圖2所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力，即F1、F2和摩擦力作用，木塊圖2處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1＝10N、F2＝2N，若撤去力F1

，則木塊在水平方向受到的合力為

(A)10N，方向向左

(B)6N，方向向右

(C)2N，方向向左

(D)零

圖2F1F2第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析；沒有撤去時(shí)F1，物體所受合外力為零，此時(shí)靜摩擦力大小為8N，方向向左．撤去以后，物體在作用下不可能沿水平方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，物體仍保擰靜止．此時(shí)地面對(duì)物體的靜摩擦力大小為2N，方向向右．從上述分析可見靜摩擦力是被動(dòng)力．答案應(yīng)為(D)．對(duì)于滑動(dòng)摩擦力同樣具有被動(dòng)性．第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三把握摩擦力大小和方向的計(jì)算和判斷

中學(xué)物理只談靜摩擦和滑動(dòng)摩擦兩種(滾動(dòng)摩擦不講)．其中沒有具體的計(jì)算公式，是隨外力變化的范圍值，o≤≤第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三一般根據(jù)

(1)平衡條件求；

(2)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律求．而不但可根據(jù)上述的(1)、(2)方法求，還可以用公式計(jì)算。計(jì)算依據(jù)：第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例3如圖3所示，質(zhì)量為m、帶電量為+q的小物體，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，粗糙擋板ab的寬度略大于小物體厚度．現(xiàn)給帶電體一個(gè)水平?jīng)_量I，試分析帶電體所受摩擦力的情況．

圖3ab第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：帶電體獲得水平初速．它在磁場中受洛侖茲力和重力

，

若，則帶電體作勻速直線運(yùn)動(dòng)，不受摩擦力作用．

若，則帶電體貼著a板前進(jìn)，滑動(dòng)摩擦力，速度越來越小，變小，當(dāng)減小到，又有,它又不受摩擦力作用而勻速前進(jìn)．

第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

若，則帶電體貼著b板前逆?；瑒?dòng)摩擦力；,它減速運(yùn)動(dòng)動(dòng)直至靜止，而卻是變大的．

這充分說明也是具有被動(dòng)性，所以摩擦力是被動(dòng)力第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三了解摩擦力的上述特點(diǎn)在解題時(shí)就能因題致宜，靈活地思考，少走彎路，避免出錯(cuò).

對(duì)于滑動(dòng)摩擦力的大小，還必須了解其與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)的特點(diǎn)．第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例4如圖4所示，一質(zhì)量為m的貨物放在傾角為α的傳送帶上隨傳送帶一起向上或向下做加速運(yùn)動(dòng)．設(shè)加速度大小為α，試求兩種情況下貨物所受的摩擦力．

m╮α圖4第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：物體m向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于沿斜面向下有重力的分力，所以要使物體隨傳送帶向上加速運(yùn)動(dòng)，傳送帶對(duì)物體的摩擦力必定沿傳送帶向上．物體沿斜面向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力的方向要視加速度的大小而定，第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)加速度為某一合適值時(shí)，重力沿斜面方向的分力恰好提供了所需的合外力，則摩擦力為零；當(dāng)加速度大于此值時(shí)，摩擦力應(yīng)沿斜面向下；當(dāng)加速度小于此值時(shí)，摩擦力應(yīng)沿斜面向上．

第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律，得：所以F-mgsina=ma，方向沿斜面向上；

向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律，得：mgsina—F＝ma(設(shè)F沿斜面向上)

所以F=mgsina-ma

第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)a<gsina時(shí)，F(xiàn)>0．與所設(shè)方向相同——沿斜面向上．

當(dāng)a＝gsina時(shí)，F(xiàn)=0．即貨物與傳送帶間無摩擦力作用．

當(dāng)a>gsina時(shí)，F(xiàn)<0．與所設(shè)方向相反——沿斜面向下．

第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三小結(jié)：當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)而摩擦力方向不明確時(shí)，可先假設(shè)摩擦力向某一方向，然后應(yīng)用牛頓第二定律導(dǎo)出表達(dá)式，再結(jié)合具體情況進(jìn)行討論

第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例5如圖5所示，質(zhì)量M=10Kg的木楔ABC靜止于水平地面上，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0．02，在木楔的傾角θ為300的斜面上有一質(zhì)量m＝1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑．當(dāng)滑行路程S＝1．4m時(shí)，其速度v＝1．4m／s，在此過程中木楔沒有動(dòng)．求地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向(g取10m／s’)

θMmA圖15BC第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：地面對(duì)木楔的摩擦力為靜摩擦力，但不一定為最大靜摩擦力，所以不能由Fμ＝μFΝ，來計(jì)算求得，只能根據(jù)物體勻運(yùn)動(dòng)情況和受力情況來確定．

物塊沿斜面勻加速下滑，由

可求得物塊下滑的加速度

可知物塊受到摩擦力的作用．

第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三此條件下，物塊與木楔受力情況分別如圖6.7所示．

物塊沿斜面以加速度Q下滑，對(duì)它沿斜面方向和垂直于斜面方向由牛頓第二定律有mgsinθ一Fμ1＝mamgcosθ—FN1＝0．

FN1mg圖6Fμ1BFˊμ1Fμ2mgFN2F?N1圖7AC第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三木楔靜止，對(duì)它沿水平方向和豎直方向由牛頓第二定律，

并注意Fμ1ˊ與Fμ1，F(xiàn)N1?與FN1，等值反向，有Fμ2+Fμ1cosθ—FN1sinθ＝0

由上面各式解得地面對(duì)木楔的摩擦力

第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三此力方向與所設(shè)方向相同，由C指向B。

另外由以上幾式聯(lián)立還可以求出地面對(duì)木楔的支持力

第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三顯然，這是由于物塊和木楔系統(tǒng)有向下的加速度而產(chǎn)生了失重現(xiàn)象。

對(duì)此題也可以系統(tǒng)為研究對(duì)象。在水平方向，木楔靜止，加速度為零，物塊加速度水平分量為。對(duì)系統(tǒng)在水平方向由牛頓第二定律，有

答案：0．61N方向由C一B

第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三小結(jié)：(1)靜摩擦力的大小是個(gè)變量，它的大小常需要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及摩擦力與物體所受其他力的關(guān)系來確定．

(2)由此題可看出，研究對(duì)象的選取對(duì)解題步驟的簡繁程度有很大的影響。

第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三練習(xí)

1、如圖8所示，位于斜面上的物塊m在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力①方向可能沿斜面向上②方向可能沿斜面向下③大小可能為零④大小可能等于F以上判斷正確的是………………()

A．只有①②B．只有③④C．只有①②③D．①②③④都正確

圖8D第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三2、(2004年連云港第二次調(diào)研題)某人在乎直公路上騎自行車，見到前方較遠(yuǎn)處紅色交通信號(hào)燈亮起，他便停止蹬車，此后的一段時(shí)間內(nèi)，自行車前輪和后輪受到地面的摩擦力分別為和，則…()

A．向后，后向前B．向前，向后

C．向后，向后D．向前，向前

C第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三3、如圖9所示，重6N的木塊靜止在傾角為300的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向，大小等于4N的力F推木塊，木塊仍保持靜止，則木塊所受的摩擦力大小為……………()

A．4NB．3N

C．5ND．6N

C圖9第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三4、(2004年樂山調(diào)研題)如圖10所示，質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長木板A上滑行，長木板放在水平地面上，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)．若長木板A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,木塊P與長板A間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為()

AB．

CD

圖10APVC第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三5、(2004年黃岡調(diào)研題)如圖11所示，在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放兩個(gè)質(zhì)量為m1和m2的小木塊，已知三角形木塊和兩個(gè)小木塊均靜止，則粗糙水平面對(duì)三角形木塊()

A．沒有摩擦力作用

B．有摩擦力作用，摩擦力方向水平向右

C．有摩擦力作用，摩擦力方向水平向左

D．有摩擦力作用，但其方向無法確定，因?yàn)閙1、m2、的數(shù)值并未給出m1m2A第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三6、(2004年寧波期末試題)某空間存在著如圖l2所示的水平方向的勻強(qiáng)磁場，A、B兩個(gè)物塊疊放在一起，并置于光滑的絕緣水平地面上，物塊A帶正電，物塊B為不帶電的絕緣塊；水平恒力F作用在物塊B上，使A、B一起由靜止開始水平向左運(yùn)動(dòng)．在A、B一起水平向左運(yùn)動(dòng)的過程中，關(guān)于A、B受力情況的以下說法，正確的是……()

A．A對(duì)B的壓力變小B．B對(duì)A的摩擦力保持不變

C。A對(duì)B的摩擦力變大D．B對(duì)地面的壓力保持不變圖12B第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三7、如圖13所示，一直角斜槽(兩槽面夾角為90°)，對(duì)水平面夾角為30°，一個(gè)橫截面為正方形的物塊恰能沿此槽勻速下滑，假定兩槽面的材料和表面情況相同，問物塊和槽面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少?

如圖13第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：因?yàn)槲飰K對(duì)直角斜槽每一面的正壓力為mgcosα.cos45°，所以當(dāng)物體勻速下滑時(shí)，有平衡方程：mgsinα=2μmgcosαcos45°＝

μmgcosα，所以μ=．

第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三8、質(zhì)量m=1.5Kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力F的作用下,從水平面上A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力,物體繼續(xù)滑行t=2.0s停在B點(diǎn).已知AB兩點(diǎn)間的距離S=5.0m,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù),求恒力F為多大?(g=10m/s2)

第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三解析：設(shè)撤去力前物塊的位移為，撤去力時(shí)物塊的速度為，物塊受到的滑動(dòng)摩擦力

對(duì)撤去力后物塊滑動(dòng)過程應(yīng)用動(dòng)量定理得

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

對(duì)物塊運(yùn)動(dòng)的全過程應(yīng)用動(dòng)能定理

由以上各式得

代入數(shù)據(jù)解得

第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三9.如圖14所示,靜止在水平面上的紙帶上放一質(zhì)量m為的小金屬塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),金屬塊離紙帶右端距離為L,金屬塊與紙帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用力向左將紙帶從金屬塊下水平抽出,設(shè)紙帶加速過程極短,可認(rèn)為紙帶在抽動(dòng)過程中一直做勻速運(yùn)動(dòng).求:

屬塊剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力的大小和方向;

vLA圖14第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三(2)要將紙帶從金屬塊下水平抽出,紙帶的速度v應(yīng)滿足的條件.

解析：（1）金屬塊與紙帶達(dá)到共同速度前，金屬塊受到的摩擦力為：，方向向左。

出紙帶的最小速度為即紙帶從金屬塊下抽出時(shí)金屬塊速度恰好等于。

對(duì)金屬塊：

金屬塊位移：紙帶位移