摩擦力及受力分析

1、摩擦力及受力分析學(xué)案知識(shí)精解一,摩擦力1、滑動(dòng)摩擦力：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上存在相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)候，要受到另一個(gè)物體阻礙它們相對(duì)滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力（1）產(chǎn)生條件：接觸面是粗糙； 兩物體接觸面上有壓力； 兩物體間有相對(duì)滑動(dòng)（2）方向：總是沿著接觸面的切線方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反（3）大小滑動(dòng)摩擦定律滑動(dòng)摩擦力跟正壓力成正比，也就跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力成正比。即其中的FN表示正壓力，不一定等于重力G。為動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于兩個(gè)物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無關(guān)。2、靜摩擦力：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，所受到的另一個(gè)物體對(duì)它的力，叫做靜摩擦力

2、（1）產(chǎn)生條件：接觸面是粗糙的；兩物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢；兩物體接觸面上有壓力（2）方向：沿著接觸面的切線方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反（3）大?。红o摩擦力的大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的強(qiáng)弱有關(guān)，趨勢越強(qiáng)，靜摩擦力越大，但不能超過最大靜摩擦力，即0ffm ，具體大小可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解。必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律F=FN計(jì)算，只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，既Fm=FN3、摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢)的方向相反。而不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。如：課本上的皮帶傳動(dòng)圖。物體向上運(yùn)動(dòng)，但物體相對(duì)于皮帶有向下滑

3、動(dòng)的趨勢，故摩擦力向上。摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。而不一定是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)的。如上例，摩擦力阻礙了物體相對(duì)于皮帶向下滑，但恰恰是摩擦力使物體向上運(yùn)動(dòng)。注意：以上兩種情況中，“相對(duì)”兩個(gè)字一定不能少。這牽涉到參照物的選擇。一般情況下，我們說物體運(yùn)動(dòng)或靜止，是以地面為參照物的。而牽涉到“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，實(shí)際上是規(guī)定了參照物。如“A相對(duì)于B”，則必須以B為參照物，而不能以地面或其它物體為參照物。摩擦力不一定是阻力，也可以是動(dòng)力。摩擦力不一定使物體減速，也可能使物體加速。受靜摩擦力的物體不一定靜止，但一定保持相對(duì)靜止?；瑒?dòng)摩擦力的方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向相反二,受力分析一,受力分析正確對(duì)物體進(jìn)行受力分

4、析是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)，是研究力學(xué)問題的重要方法、高中物理的重要內(nèi)容。受力分析的程序：1、明確研究對(duì)象。選取研究對(duì)象的原則是要使對(duì)問題的研究盡量簡便。研究對(duì)象可以是單個(gè)物體或物體的一部分，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。在解決比較復(fù)雜的問題時(shí)，靈活地選取研究對(duì)象可以使問題簡潔地得到解決。2、隔離研究對(duì)象，按順序找力。把研究對(duì)象從實(shí)際情景中分離出來。為防止漏掉某個(gè)力、要養(yǎng)成按一般步驟分析的好習(xí)慣。一般應(yīng)按先分析重力，然后環(huán)繞物體一周找出與研究對(duì)象接觸的物體、并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力，在有彈力的接觸面上分析是否存在摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力），；最后再分析其他場力（電場力

5、、磁場力），邊分析邊畫出力的示意圖。3、畫完后進(jìn)行定性檢驗(yàn)，看物體能否處于題目所給的狀態(tài)二,受力分析的注意事項(xiàng)(1)只分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施的力(2)只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力(3)每分析一個(gè)力，都應(yīng)找出施力物體(4)合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力三、受力分析的常用方法：1、隔離法和整體法 2、假設(shè)法:結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析此外平衡條件也是受力分析的重要依據(jù)經(jīng)典例題類型題： 摩擦力有無的確定 （1）由產(chǎn)生條件確定接觸面間有彈力；接觸面粗糙；有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢。這種方法就是看產(chǎn)生摩擦力的三個(gè)條件是否滿足。有一個(gè)條件不滿足，就沒有摩擦力。【例題1】物體與豎直墻壁間的動(dòng)

6、摩擦因數(shù)為，物體的質(zhì)量為M。當(dāng)物體沿著墻壁自由下落時(shí)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力為_?！纠?】如圖所示，長5m的水平傳送帶以2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1?，F(xiàn)將物體輕輕地放到傳送帶的A端，那么，物體從A端到B端的過程中，摩擦力存在的時(shí)間有多長？方向如何？BAv=2m/s2根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合物體受其它外力的情況來進(jìn)行判斷。即： 假設(shè)沒有摩擦力，看物體能否處于平衡，如不能處于平衡狀態(tài)，則必有摩擦力；如能處于平衡狀態(tài)，則必?zé)o摩擦力。 如果物體處于平衡狀態(tài)且有摩擦力，則摩擦力必與其它的力的合力等大反向【例3】如圖，力F拉著A、B共同作勻速運(yùn)動(dòng)，A是否受到摩擦

7、力？ABF練習(xí)題：如圖所示，物體B的上表面水平，B上面載著物體A，當(dāng)它們一起沿斜面勻速下滑時(shí)，A物體受到的力：（ ）BAA只有重力； B只有重力和支持力；C只有重力、支持力和摩擦力； D有重力、支持力、摩擦力和斜面對(duì)它的彈力類型題： 摩擦力方向的確定 1、由相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢確定，摩擦力的方向總與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反?！跋鄬?duì)”二字決定了參照物的選取。一般情況下是選地面或靜止在地面上的物體做參照物，而在判斷摩擦力的方向時(shí)，參照物不能任意選取。判斷兩物體間的摩擦力時(shí)，必須以且中之一做參照物?！纠?】人在自行車上蹬車前進(jìn)時(shí)，車的前后兩輪受到地面對(duì)它的摩擦力的方向（ ）A都向前；B都

8、向后；C前輪向前，后輪向后； D前輪向后，后輪向前。2、由牛頓定律確定?！纠?】如圖， A、B置于光滑水平面上，在水平力F作用下共同運(yùn)動(dòng)，A是否受摩擦力？如有，摩擦力的方向如何？ABF3、由牛頓第三定律確定物體與物體間的摩擦力的作用是相互的，必然滿足牛頓第三定律。所以在分析物體間的摩擦力時(shí)，借助牛頓第三定律，往往能起到化難為易的效果。4、用整體法來確定【例6】如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，物塊和劈塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則粗糙水平面對(duì)三角形劈塊：（ ）A有摩擦力作用，方向向左； B有摩擦力作用，方向向右；C沒有摩擦力作用； D條件不足，無法判定試討論當(dāng)物塊加速下

9、滑和加速上滑時(shí)地面與劈塊之間的摩擦力情況？)類型題： 摩擦力大小的確定 在確定摩擦力的大小時(shí)，要特別注意物體間的摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，因?yàn)槎叩拇笮∽兓闆r是不同的?；瑒?dòng)摩擦力的大小跟壓力 N有關(guān)，成正比，與引起滑動(dòng)摩擦力的外力的大小無關(guān)；而靜摩擦力的大小跟壓力 N無關(guān)，由引起這個(gè)摩擦力的外力決定，但最大靜摩擦力的大小跟壓力 N有關(guān)。因此，在確定摩擦力的大小時(shí)，靜摩擦力的大小應(yīng)由引起靜摩擦力的外力的大小來確定，不能用f=N計(jì)算。滑動(dòng)摩擦力的大小常用公式f=N求得，而靜摩擦力的大小常根據(jù)平衡條件確定。1、由平衡條件確定?！纠?】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

10、，它的質(zhì)量M=3m。已知木板與木板間、木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。則木板所受桌面的摩擦力大小為： vAmg； B2mg； C3mg； D4mg?！纠?】如圖，兩塊相同的豎直木板A、B之間，有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚，用兩個(gè)大小相等的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)。設(shè)所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，則第二塊磚對(duì)第三塊磚的摩擦力大小為：（ ）AMg； B0； CF； D2mg。2根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行確定【例9】分析下列物體所受的力(豎直面光滑，水平面粗糙)甲 已 丙 丁【例10】分析下列物體A的受力【達(dá)標(biāo)測試】1. 運(yùn)動(dòng)員用雙手握住豎直的竹桿勻速攀上和勻速下滑，他所受的摩擦力分別是f1和f2，那么 (

11、 ) A. f1向下，f2向上，且 B. f1向下，f2向上，且 f1f2C. f1向上，f2向上，且 D. f1向下，f2向下，且 2. 如圖用輕繩連接兩個(gè)用同種材料制成的A和B兩物體，它們恰能沿斜面做勻速運(yùn)動(dòng)，且繩子伸直，關(guān)于A、B的受力情況，正確的說法有 ( ) A. A受3個(gè)力，B受4個(gè)力 B. A受4個(gè)力，B受3個(gè)力C. A、B均受3個(gè)力 D. A、B均受4個(gè)力 3. 如圖所示，在一粗糙水平面上有兩個(gè)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的輕彈簧連接起來，木塊與地面間的滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)兩木塊之間的距離是（ ）A

12、. L+m1g B. L+(m1+m2)g C. L+m2g D. L+()g4. 兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖，不計(jì)摩擦，A對(duì)繩的作用力的大小與地面對(duì)A的作用力的大小分別為( )A. mg ，(M-m)g B. mg , mg C. (M-m)g ，Mg D. (M+m)g , (M-m)g 5. 如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上滑動(dòng)，長木板與水平地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為1，木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為2，已知長木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么此時(shí)長木板受到的地面摩擦力大小為（ ）A. 2mgB. 1Mg C. 1(m+M)gD. 2mg

13、+1Mg 6. A、B、C三物體質(zhì)量分別為M、m、m0，作如圖所示的連接，繩子不可伸長，且繩子和滑輪的摩擦均不計(jì)，若B隨A一起沿水平桌面向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則可以斷定 ( )A. 物體A與桌面之間有摩擦力，大小為m0g B. 物體A與B之間有摩擦力，大小為m0g C. 桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相同，大小均為m0g D. 桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相反，大小均為m0g7. 一個(gè)水平放置的彈簧，在兩端各用10N的力拉彈簧，若彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，則彈簧的伸長量為 ，若將此彈簧的一端固定，在另一端用20N左右的力拉，彈簧的伸長量為 。8. 如圖，小車上固定著一根彎成角的

14、曲桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，若小車靜止，桿對(duì)球的彈力的大小為 ，方向 ；若小車以加速度a水平向右加速運(yùn)動(dòng)，桿對(duì)球的彈力的大小為 。9. 重500N的物體放在水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，當(dāng)用180N的水平力推物體時(shí)，物體所受的摩擦力大小為 N；當(dāng)用100N的水平力推物體時(shí)，物體所受的摩擦力大小為 N。10. 如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中，和分別為主動(dòng)輪和被動(dòng)輪上邊緣點(diǎn)，則分析工作時(shí)，帶對(duì)的摩擦力方向?yàn)?，皮帶?duì)的摩擦力方向?yàn)椤?1. 如圖，用外力F水平壓在質(zhì)量為m的物體上，（設(shè)受力F的面絕對(duì)光滑），恰好使物體靜止，此時(shí)物體與墻之間的摩擦力為 ，如將F增大為3F，物體與墻之

15、間的靜摩擦力為 ；若將F減小為0.5F，物體滑動(dòng)，墻與物體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則物體與墻之間的滑動(dòng)摩擦力為 。 【綜合測試】1. 如圖，放在粗糙水平桌面上的木塊，受到F18N，F(xiàn)23N的水平推力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)。若撤去F1，則物體（ ）A. 仍靜止 B. 向左勻速運(yùn)動(dòng) C. 向左加速運(yùn)動(dòng)D. 向右加速運(yùn)動(dòng)2. 某人在平直公路上騎自行車，見前方較遠(yuǎn)處紅色交通信號(hào)燈亮起，他便停止蹬車，此后的一小段時(shí)間內(nèi)，自行車前輪和后輪受到地面的摩擦力分別為f前和f后，則（ ）A. f前向后，f后向前 B. f前向前，f后向后C. f前向后，f后向后 D. f前向前，f后向前3. 在斜面上，一物體在平行于斜面向

16、上的推力作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，推力的最大值為F1，最小值為F2，則該物體與斜面間的最大靜摩擦力的大小為 （ ）A. F1-F2B. F2-F1C. D. 4. 有關(guān)力的下述說法中正確的是（ ）A. 合力必大于分力B. 運(yùn)動(dòng)物體所受摩擦力的方向一定和它運(yùn)動(dòng)方向相反C. 物體受摩擦力時(shí)一定受彈力，而且這兩個(gè)力的方向一定相互垂直D. 處于完全失重狀態(tài)下的物體不受重力作用5. 把一重為G的物體，用一個(gè)水平推力Fkt（k為常數(shù)，t為時(shí)間）壓在豎直的足夠高的平整的墻上，如圖所示，從t0開始物體所受的摩擦力F'隨時(shí)間的變化關(guān)系是( )6. 如圖所示，C 是水平地面，A、B是兩個(gè)長方形物塊，F(xiàn)是作用在

17、物塊B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。由此可知，A、B間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)1和B、C間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)2有可能是 ( )A. 10, 20B. 10, 20 C. 10, 20D. 10, 207. 如圖，A、B兩物體疊放在粗糙水平面上，B一端用細(xì)繩拴在墻上。已知A、B的質(zhì)量分別為m1，m2，A、B間、A與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)分別為1和2。現(xiàn)施加向右的水平拉力F使A向右運(yùn)動(dòng)，則（ ）A. B受到A向右的滑動(dòng)摩擦力為1m2g，A受到地面向左的滑動(dòng)摩擦力2(m1+m2)g和B向左的滑動(dòng)摩擦力B. 由于B相對(duì)地面靜止，所以B受到A向右的靜摩擦力C. 增大拉力F，則繩子對(duì)B的拉力也將增大

18、D. 增大拉力F，則B對(duì)A的摩擦力也增大8. 如圖，A物體放在傾角為的斜面上，A的上表面水平。在A的上表面放上B物體。現(xiàn)A、B兩物體一起沿斜面勻速下滑，則（ ）A. A物體受到3個(gè)力作用，B物體受到2個(gè)力作用B. A物體受到4個(gè)力作用，B物體受到3個(gè)力作用C. A物體受到4個(gè)力作用，B物體受到2個(gè)力作用D. 若將B從A上拿開，則A物體可能減速下滑9. 木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25，夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m，系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng)，現(xiàn)用F1N的水平拉力作用在木塊B上，如圖所示，力F作用后 （ ）A. 木塊A所受摩擦力大小是12.5N B. 木塊A所受摩擦力大小是11.5NC. 木塊B所受摩擦力大小是9N D. 木塊B所受摩擦力大小是7N10. 兩根長均為20cm的彈簧，勁度系數(shù)分別為k1200N/m，k2100N/m，彈簧k2固定在A上，彈簧k1固定在A、B上，B放在水平地面上，彈簧豎直，如圖所示。已知A、B所受的重力都是4N，今在k2的端點(diǎn)P施加一個(gè)豎直向上的力，緩慢地向上拉，當(dāng)P點(diǎn)向上升距離為 時(shí)，B和地面恰好接觸而沒有作用力。彈簧自重不計(jì)。1