高考物理總復(fù)習(xí)摩擦力物體的受力分析

1、2008高考物理總復(fù)習(xí)摩擦力物體的受力分析【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】【高考要求】 靜摩擦、最大靜摩擦力.（II）【見證試題】（全國(guó)高考）如圖 1 21 ,C是水平地面A、B是長(zhǎng)方形白物塊，F(xiàn)是作用在B上沿水平方向的力，物塊 A和B以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由此可知，A、和B、B和C之間的動(dòng)摩擦因素科1、科2可能是（）圖 1 21A、（11=0 科2=0B. （11=0 W20C.（11w0 科2=0D. |1產(chǎn)0|12才0【解析】本題實(shí)質(zhì)是考查摩擦力產(chǎn)生的條件，在三個(gè)不可缺少的條件中兩個(gè)物體接觸和接觸面粗糙是必要條件，選AB整體為研究對(duì)象知地面對(duì) B的摩擦力一定存在，故 科20;對(duì)物體A,由平衡條件可知水

2、平方向上A對(duì)B并無相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。不存在摩擦力，所以科1可以為零，但2 2不可為零?！敬鸢浮緽D【講評(píng)】本題許多同學(xué)認(rèn)為 U也不可為零。關(guān)鍵是未弄清狀態(tài)與過程的區(qū)別，本題的條件是以給定了勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不涉及達(dá)到這一狀態(tài)的過程分析。而勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不需要力來維持的?！局R(shí)鏈接】.靜摩擦力是發(fā)生在相對(duì)靜止的具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的兩個(gè)物體之間，靜摩擦力的大小可在 0fm之間變化，一般應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用 或 的知識(shí)求解。靜摩擦力的方向總是 O（平衡條件；牛頓運(yùn)動(dòng)定律；與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反）.滑動(dòng)摩擦力是的發(fā)生在相對(duì)滑動(dòng)的兩物體間的作用力，計(jì)算用公式為 方向 （ Ff =NFn ；與物

3、體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反）.對(duì)物體的受力分析一般應(yīng)先確定受力的對(duì)象，按先 力后 力再 力的順序進(jìn)行，注意：只分析研究對(duì)象的受力而不分析研究對(duì)象對(duì)其它物體的作用力；另外，要利用力的作用的相互性，即受力物體一定也是施力物體，這一點(diǎn)在多個(gè)對(duì)象同時(shí)存在時(shí)尤其要注意運(yùn)用。(重力，彈力，摩擦力)【重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)剖析】1.重點(diǎn)是正確進(jìn)行受力分析、摩擦力的大小和方向的判斷【例題1】在圖1 22中，質(zhì)量20kg的物體在動(dòng)摩擦因素為0.1的水平面上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中受到水平向左、 大小為10N的拉力作用，則物體所受的摩擦力為(g=10m/s2)A. 10N 向右C. 20N 向右B. 10N向左D. 20N向左【

4、解析】先明確物體在水平面上滑動(dòng)，故應(yīng)受到滑動(dòng)摩擦力的作用,滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反， 即向左，這一點(diǎn)與物體受不受力， 以及受什么方向的外力的作用是沒有關(guān)系的。然后再確定滑動(dòng)摩擦力的大小，由Ff = NFn = Nmg，得Ff = 20N 。【類題演練】如圖1 2 3所示質(zhì)量為 m的物體在力F的作用下在天花板上沿水平方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是：A.物體可能受三個(gè)力的作用B.物體一定受四個(gè)力的作用C.摩擦力 Ff = NmgD,摩擦力 Ff =N(FsinBmg)【解析】：對(duì)物體進(jìn)行受力分析，由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則受力平衡。物體受力分析圖如圖1 2 4所示：由平衡

5、條件得Fsin - - Fn mg圖124Fcos- - Ff =Fn =(F sin - - mg)當(dāng)Fsin日=mg ,則FN =0時(shí)，物體不受摩擦力,圖125物體不可能做勻速 直線運(yùn)動(dòng)，所以物體一定受四個(gè)力作用【答案】BD2.滑動(dòng)摩擦力作用下物體的三維運(yùn)動(dòng)分析是難點(diǎn)【例題2】（武漢模擬試題）如圖 125所示傾角0 =30的粗糙斜面上，放一個(gè)物體，物體的重力為G,靜止在斜面上，現(xiàn)用一個(gè)平行于斜面底邊的力F=G/2推該物體恰好在斜面內(nèi)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因素科為多少？【解析】畫出m在斜面上的俯視圖如圖 1 2 6,因?yàn)槲矬w做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故合力為零，即拉力 F （G/2）與

6、重力沿斜面向下的分力（G/2）的合力與滑動(dòng)摩擦力平衡（注意：在相對(duì)滑動(dòng)的 兩個(gè)接觸面之間只能存在滑動(dòng)摩擦力）。有Ff =Fn =Gcos30所以【答案】二63【類題演練】（03年海淀模擬試題）在水平桌面 M上放置一塊薄木板 abcd,在木板的正中點(diǎn)放置一個(gè)質(zhì)量為 m的木塊，如圖1 27所示，先以木板的ad邊為軸，將木板向上緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)， 使木板的ab邊與桌面的夾角為 日，再接著以木板的ab邊為軸，將木板向上緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，使木板 的ad邊與桌面的夾角為 日（ad邊與桌面的夾角 日不變）。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，木塊在木板上沒有圖12-7滑動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)以后，木塊受到的摩擦力的大小為:（ ）A. 2、2mgsinu B

7、.、2mgsin?C. mgsin2 丁 Dmgsin、.萬口【解析】以ad邊為軸轉(zhuǎn)過。角m仍然靜止，則其必受到 Ff= mgsin日的摩擦力方向沿平行ab邊向上，再以ab邊為軸轉(zhuǎn)過。角，可知其又將受到 Ff = mgsinO的摩擦力方向沿平行 ad邊向上，兩力相互垂直，求其合力，得F = J2mgsin日。3.疑點(diǎn)是摩擦力的有無及方向判斷【例題3】質(zhì)量為m的物體放在質(zhì)量為 M的斜面上斜面體放在水平粗糙的地面上,m、M均處于靜止?fàn)顟B(tài)， 如圖1 2-8所示，當(dāng)在物體 m上施加一個(gè)水平力 F,且F由零增加到Fm的過程中，m和M仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，則在此過程中，下列說法正確的是:A .斜面體對(duì)m的支持力

8、逐漸增大B.物體m受到的摩擦力逐漸增大C.地面受到的壓力逐漸增大D.地面對(duì)斜面體的摩擦力由零逐漸增大到Fm【解析】由平衡條件有：在垂直斜面得方向上，合力為零即：FN =mgcosu+Fsin 所以 A 正確;由于不能確定F cos豆與mgsinu的大小，故不能判斷摩擦力的方向和大小,B錯(cuò);由整體法知C錯(cuò)、D對(duì)?！敬鸢浮緼D【類題演練】 如圖1 29所示物體A、B的質(zhì)量mA=6kg , mB=4kg , A與B、B與地之間的動(dòng)摩擦因素都為=0.3,在外力F的作用下，A和B 一起勻速運(yùn)動(dòng)，求 A對(duì)B, B對(duì)地的摩擦力的大小和方向。圖129【解析】：將A、B看成是一個(gè)整體，對(duì)這個(gè)整體進(jìn)行受力分析可知

9、，系統(tǒng)受拉力F和地面對(duì)系統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦力:Ff =Fn = 口（mA mB） g 30N系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)，故:F =Ff =30N ,兩者方向相反。由牛頓第三定律知，即：B對(duì)地的摩擦力大小也為 30N方向與F相同。再對(duì)A進(jìn)行受力分析，A和B 一起做勻速運(yùn)動(dòng)，A受繩的拉力F =15N和B對(duì)A的靜摩擦力，2所以：B對(duì)A的靜摩擦力為 F=15N ,方向與拉力方向相反，A對(duì)B的靜摩擦力大小也為 15N ,2方向與拉力相同?！敬鸢浮?5N,向右；15N,向右【備用題】狗拉雪橇沿位于水平面內(nèi)的圓弧形道路勻速行駛，圖1 2 10為四個(gè)關(guān)于雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖（O為圓心），其中正確的是（）圖1一2

10、一1口【解析歸納】雪橇在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),受牽引力和摩擦力作用，這兩個(gè)力的合力指向圓心提供向心力，所以 A、B不對(duì)，由于滑動(dòng)摩擦力的方向總與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，故 Ff的方向必與軌跡相切并且并與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，這樣物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力只能由拉力的一個(gè)分力提供，另一個(gè)分力與摩擦力平衡，以保證物體在切線方向上速度不變，因此答案是Co本題許多同學(xué)認(rèn)為物體有向外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，應(yīng)受到動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的雙重作用，故摩擦力方向應(yīng)如圖D所示，這是錯(cuò)誤的，在物體的一個(gè)接觸面上不可能同時(shí)存在動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的作用，這一點(diǎn)要引起注意?！敬鸢浮緾考點(diǎn)訓(xùn)練一.選擇題1 .一只質(zhì)量為 m的螞蟻，在半徑為 R

11、的半球形碗內(nèi)爬行，最高只能爬到距碗底豎直距離R/5高處的A點(diǎn)，則螞蟻在 A點(diǎn)受到的摩擦力大小為- mg5mg【解析】當(dāng)螞蟻爬到 A點(diǎn)的時(shí)候，受力平衡，它受重力mg、支持力Fn和靜摩擦力Ff三個(gè)力的作用，由于三力平衡，即Ff =mg sicn,由圖中的幾何關(guān)系可以求出sin ： = 3 ,所以5Ff3= -mg o2.小木塊放在傾角為 a的斜面上，受到一個(gè)水平力 F (Fw0)的作用處于靜止，如圖 12-11,則小木塊受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向與豎直向上的方向的夾角3可能是A . 3 =0B,向右上方，3 V aC.向右上方，3口D,向左上方，3口【解析】物體受到重力 mg,支持力Fn

12、,外力F和靜摩擦力Ff四個(gè)力圖1 211的作用，由于小木塊處在平衡狀態(tài)，可知支持力力靜摩擦和的合力方向一定與重力和推力的合力方向相反，由于F的大小未知，故其與 G的合力方向可能落在斜面的垂線MN的左下方，(F較小對(duì)應(yīng)圖中F1)這時(shí)摩擦力和支持力的合力方向就落在MN與豎直線的夾角內(nèi)，即 3a 【答案】D3 .如圖1 212所示，A、B疊放后，靜止在斜面上，下列判斷正確的是( )A . B相對(duì)A與相對(duì)斜面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相同圖 1 212B相對(duì)A的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)沿斜面向上，相對(duì)斜面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)沿斜面向下A對(duì)B的靜摩擦力方向沿斜面向上D.斜面相對(duì)B的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)沿斜面向下【解析】A相對(duì)B向下運(yùn)動(dòng)，B相對(duì)斜面向下運(yùn)

13、動(dòng)，故， B對(duì)A的摩擦力向上，A對(duì)B的摩擦力向下，斜面對(duì) B的摩擦力向上，受力分析如右圖甲、乙所示,4.如圖1213所示.將質(zhì)量為 mi甲物體分置于質(zhì)量為 M的物體兩側(cè)，均處于靜止M的支持力等于(M+ m i+ m2) g,狀態(tài)。且 mim2, a m2, atan0 ,則無論作用在木塊上豎直向下的外力F多大，木塊都不會(huì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做“自鎖”。千斤頂?shù)脑砼c之類似。請(qǐng)證明之?！窘馕觥慨?dāng) Na tan 8的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)重力沿斜面向下的分力始終小于滑動(dòng)摩擦力。即mgsin 日 Rmgcos ,進(jìn)而有:(F+mg)sinLR ( m電)c上式在R a tan8的條件下恒成立，所以無論加多大的力都不會(huì)使木塊滑動(dòng)，出現(xiàn)