二輪專題突破摩擦力doc

1、二輪專題突破 摩擦力相互接觸、 擠壓的物體存在相對運動或相對運動趨勢時，在它們的接觸面間就會產(chǎn)生阻礙其相對運動的摩擦力 .1.物體存在相對運動時產(chǎn)生的摩擦力叫滑動摩擦力.滑動摩擦力的大小與物體間的壓力成正比，表達(dá)式為 F= F；其方向總是與物體相對 運動的方向相反，但不一定與物體對地N的運動方向相反 .因此，滑動摩擦力可能是阻力，也可能是動力，可能對物體做負(fù)功，也可能對物體做正功 .由于受滑動摩擦力作用的物體也可能是靜止的，所以，滑動摩擦力也可能對物體不做功 .受滑動摩擦力作用的兩個物體，由于有相對運動， 所以， 一對相互作用的滑動摩擦力對兩物體做功的代數(shù)和W 和 不為零，并且 W 和等于兩物

2、體間相互作用的滑動摩擦力F 跟它們相對路程 s 的乘積，也等于兩物體間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q 熱 ，即 Q 熱=W 和 =F s.2.物體間保持相對靜止但存在相對運動趨勢時產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力.靜摩擦力的大小除最大值外無確定的表達(dá)式，其大小可為零與最大值間的任意值，具體大小由物體的受力情況和運動狀態(tài)決定.靜摩擦力的方向總是與物體相對運動趨勢的方向相反，與物體對地的運動方向間無確定的關(guān)系，可能與物體對地的運動方向相同、相反、垂直或成任意角度，因此靜摩擦力可以對物體做負(fù)功、正功或不做功， 但在任何情況下， 靜摩擦力對相互作用的系統(tǒng)做功的代數(shù)和總為零， 故靜摩擦力做功不會改變系統(tǒng)的機(jī)械能，不會將機(jī)

3、械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 .例 1如圖， C 是水平地面， A、B 是兩個長方形物塊， F是作用在 B 上沿水平方向的力，物體A 和 B 以相同的速度做勻速直線運動 .由此可知 A、 B 間的動摩擦因數(shù) 1 和 B、 C 間的動摩擦因數(shù) 2A. 1=0 2=0B. 1=0 2 0C. 1 0 2=0D. 1 0 2 0【解析】 選 A、B 整體為研究對象，由于B 受推力 F 的作用還做勻速直線運動，可知地面對 B 的摩擦力一定水平向左，故 2 0，對 A 受力分析知，水平方向不受力， 1 可能為 0，也可能不為 0.故 B 、D 正確 .例 2如圖所示，一質(zhì)量為m 的貨物放在傾角為 的傳送帶上隨傳送帶一

4、起向上或向下做加速運動.設(shè)加速度大小為 a，試求兩種情況下貨物所受的摩擦力F .【解析】 物體 m 向上加速運動時， 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動，傳送帶對物體的摩擦力必定沿傳送帶向上.物體沿斜面向下加速運動時， 摩擦力的方向要視加速度的大小而定，當(dāng)加速度為某一合適值時，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，摩擦力應(yīng)沿斜面向下；當(dāng)加速度小于此值時，摩擦力應(yīng)沿斜面向上.向上加速運動時，由牛頓第二定律，得：F-mgsin =ma所以 F=mgsin+ma,方向沿斜面向上 .向下加速運動時，由牛頓第二定律，得：mgsin -F

5、=ma(設(shè) F 沿斜面向上 )所以 F=mgsin- ma 當(dāng) gsin 時， F 0.與所設(shè)方向相同沿斜面向上.當(dāng) a=gsin 時， F=0.即貨物與傳送帶間無摩擦力作用.當(dāng) agsin 時， F 0.與所設(shè)方向相反沿斜面向下.例 3如圖 1-1-3 所示，一直角斜槽 （兩槽面間夾角為 90°，兩槽面跟豎直面的夾角均為 45°），對水平面的傾角為 ，一個橫截面為正方形的物塊恰能沿此斜槽勻速下滑.假定兩槽面的材料和槽面的情況相同，求物塊和槽面之間的動摩擦因數(shù) .【解析】物塊沿斜槽勻速下滑，說明物塊所受摩擦力與重力在斜槽方向的分力相等 .滑動摩擦力等于動摩擦因數(shù)與物體間正壓

6、力的乘積，要注意，此題中的正壓力并不等于mgcos.正確畫出受力圖是解答此題的關(guān)鍵 .如圖所示，設(shè)左右槽面作用于物塊的支持力分別為FN1、 FN2，由于對稱性， FN1=FN2，它們的合力 F NFN12FN 1FN=cos45相應(yīng)的左、右兩槽面作用于物塊的滑動摩擦力F 1 和 F 2 相等，它們的合力F 平行于F =2F 1=2F N1根據(jù)平衡條件F =mgsin ， FN=mgcos從上面兩個方程得F=tan將代入可得 =2tanFN2（ 1）區(qū)分靜摩擦力和滑動摩擦力.滑動摩擦力和靜摩擦力的大小所遵循的規(guī)律不同，滑動摩擦力的大小與壓力成正比，靜摩擦力的大小與壓力無關(guān).（ 2）物體在某一接觸

7、面上所受的滑動摩擦力與該接觸面上的壓力成正比.例 4如圖所示，質(zhì)量M =10 kg 的木楔 ABC 靜止于粗糙水平地面上，動摩擦因數(shù) =0.02 ，在木楔的傾角 為 30°的斜面上有一質(zhì)量 m=1.0 kg 的物塊由靜止開始沿斜面下滑.當(dāng)滑行路程 s=1.4 m 時，其速度 v=1.4 m/s，在這過程中木楔沒有動，求地面對木楔的摩擦力的大小和方向.（g 取 10 m/s2） .【解析】地面對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F =FN 來計算求得，只能根據(jù)物體的運動情況和受力情況來確定.物塊沿斜面勻加速下滑，由vt2-v02=2 asvt222a=0.7 m

8、/s gsin =5 m/s2s可知物塊受到摩擦力的作用 .此條件下，物塊與木楔受力情況分別如圖 1-1-6 和圖 1-1-7 所示 .物塊沿斜面以加速度a 下滑，對它沿mgsin -F 1=mamgcos -F =0N1木楔靜止，對它沿水平方向和豎直方向由牛頓第二定律，并注意F 1 與 F 1，F(xiàn)N1與FN1 等值反向，有F 2+F 1cos -FN1sin =0F N2-Mg-F N1cos -F 1sin =0F 2=FN1sin -F 1cos =mgcos sin -( mgsin 3-ma)cos=macos =1.0× 0.7×N=0.61 NC 指向 B.2

9、N22 +(mgsin -ma)sin =Mg+mg-masin =11 × 10 N-1.0 × 0.7 × 1F =Mg+mgcos2N=109.65 N (m+M)g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.對此題也可以系統(tǒng)為研究對象.在水平方向， 木楔靜止， 加速度為零；物塊加速度的水平分量為ax=acos .對系統(tǒng)在水平方向F 2=max=macos =0.61 N小結(jié)：（ 1）靜摩擦力的大小是個變量，它的大小常需要根據(jù)物體的運動狀態(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，研究對象的選取對解題步驟的簡繁程度有很大的影

10、響 .1.如圖所示， A、B 兩物體疊放在一起，用手托住，讓它們靜靠在墻邊，然后釋放，它們同時沿豎直墻面自由下滑，已知mA mB，則物體BA. 只受一個重力B. 受到重力和一個摩擦力C.受到重力、一個彈力和一個摩擦力D. 受到重力、一個摩擦力、兩個彈力【解析】由于 A、B 與豎直墻壁間沒有彈力，故它們也不受摩擦力，運動，它們之間也沒有相互作用的彈力，故A 和 B 都只受重力作用，A、 B 一起做自由落體A 選項正確 .A2.A.B.C.D.前輪向后【解析】人在自行車上蹬車前進(jìn)時，后輪與地面接觸處有相對于地面向后滑動的趨勢，故受到向前的靜摩擦力，這就是自行車前進(jìn)的動力.前輪有向前滑動的趨勢，故受

11、到向后的摩擦力作用，選項D 正確.D3.如圖所示，重6 N 的木塊靜止在傾角為30°的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于4 N 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.4 NB.3 NC.5 ND.6 N【解析】木塊所受重力沿斜面的分力大小為mgsin30°=3 N ，它與水平推力F 的合力大小為5 N，木塊所受的靜摩擦力F 跟該合力是一對平衡力，故木塊所受的靜摩擦力大小為5 N ，選項 C 正確 .【答案】C4.如圖所示， 質(zhì)量為 m 的木塊在置于桌面上的木板上滑行，木板靜止，它的質(zhì)量 M=3m.已知木塊與木板間、木板與桌面間的動摩擦因數(shù)均為

12、.則木板所受桌面的摩擦力大小為A. mgB.2 mgC.3 mgD.4 mg【解析】木塊與木板間的滑動摩擦力大小為mg，木塊對木板的滑動摩擦力跟桌面對木板的靜摩擦力是一對平衡力，故桌面對木板的靜摩擦力大小為 mg，選項 A 正確 .A5.如圖，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 拉著木塊沿桌面運動，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力.則木塊所受到的摩擦力 F 隨拉力 F 變化的圖象 （圖 1-1-12 ），正確的是【解析】 當(dāng)木塊不受拉力時（F=0），桌面對木塊沒有摩擦力（ F =0) ，當(dāng)木塊受到的水平拉力 F 較小時，木塊仍保持靜止，但出現(xiàn)向右運動的趨勢，桌面對木塊產(chǎn)生靜摩

13、擦力，其大小與 F 相等，方向相反， 隨著水平拉力F 不斷增大，木塊向右運動的趨勢增強(qiáng)，桌面對木塊的靜摩擦力也相應(yīng)增大，直到水平拉力F 足夠大時，木塊開始滑動，桌面對木塊的靜摩擦力達(dá)最大值F m，在這個過程中，由木塊水平方向二力平衡條件知， 桌面對木塊的靜摩擦力F始終與拉力F 等值反向， 即隨著 F 的增大而增大 .木塊滑動后，桌面對它的阻礙作用是滑動摩擦力，它小于最大靜摩擦力，并且，在木塊繼續(xù)滑動的過程中保持不變，故選項D 正確 .【答案】 D6.如圖 1-1-13 所示，一物體置于足夠長的木板上.試分析將木板的一端由水平位置緩慢抬起至豎直的過程中，物體所摩擦力的變化情況 .【解析】 木板水

14、平時，物體不受摩擦力作用，在木板的一端緩慢抬起的過程中，若物體相對木板靜止，則它可看作處于平衡狀態(tài)， 由平衡條件得 F =mgsin ，故隨著木板傾角 的增大，靜摩擦力F 也隨著增大 .若木板傾角增大到一定角度，物體開始沿木板滑動，此后物體所受的滑動摩擦力大小為F = mgcos ，隨著 的增大，滑動摩擦力減小，木板豎直時，F(xiàn) =0.【答案】 當(dāng)物體相對木板靜止時，在木板的一端緩慢抬起的過程中，物體所受的靜摩擦力從零逐漸增大；當(dāng)物體相對木板滑動時，則滑動摩擦力逐漸減小，木板豎直時，滑動摩擦力減小到零 .7.（ 2001 年全國高考， 12）如圖 1-1-14 所示，質(zhì)量為m、橫截面為直角三角形

15、的物塊ABC， ABC= ， 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，則摩擦力的大小為_.【解析】物塊ABCF=mg+Fsin【答案】mg+Fsin8.如圖所示， 質(zhì)量為 m 的物體緊貼在豎直墻壁上， 它與墻壁間動摩擦因數(shù)為 ，作用在物體上的力 F 與豎直方向成 角，物體 A 沿墻壁做勻速直線運動， A 受到的摩擦力大小是A. FsinB. mgC.一定是 mg-FcosD. 一定是 Fcos -mg【解析】 A 對豎直墻壁的壓力為 Fsin ，則 A 所受的滑動摩擦力大小一定為 Fsin ，若 AFcos=mg+F 1F 1=Fcos -mg.若 AFcos

16、+F 2=mgF 2=mg-Fcos【答案】A9.（ 2001 年全國理綜，18）如圖所示，在一粗糙水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1 和 m2 的木塊 1 和 2.中間用一原長為l 、勁度系數(shù)為 k 的輕彈簧連結(jié)起來，木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用一水平力向右拉木塊 2，當(dāng)兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是A. l+ m1gB. l+(m1+m2) g C.l-m1gD.l+m1m2)g(m2kkkkm1【解析】 兩木塊勻速滑動時，彈簧的彈力跟木塊1 所受的滑動摩擦力是一對平衡力，設(shè)彈簧伸長 x，則 kx= m1gx=m1gl+x=l+m1g，A 選項正確 .【答案】kkA10.如圖所示，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大小可能等于FA. 只有【解析】 當(dāng)B.F=mgsin時，摩擦力C.只有D. 都正確F=0；當(dāng) Fmgsin時， F沿斜面向下；當(dāng)F mgsin時， F 沿