第三课时-摩擦力习题课

第三章相互作用第三课时摩擦力习题课问题1．如何判定摩擦力是否存在？1．根据摩擦力产生的条件来判断⑴先看接触面是否光滑；光滑则不存在摩擦力。⑵然后两物体在接触面间是否存在着弹力；弹力是产生摩擦力的必要条件，没有弹力就一定没有摩擦力，有摩擦力就一定有弹力。⑶再看研究对象与接触物体的速度（大小或方向）“不同”还是“相同”；如果不同，说明存在滑动摩擦力。如果相同，还要判断是否有相对运动趋势。⑷“相对运动趋势”是以对研究对象施加摩擦力作用的物体为参考系来研究的。研究对象的运动趋势方向常利用“假设法”，化“静”为“动”，即假设接触面光滑，看研究对象是否会发生相对滑动（相对运动趋势），从而判断有无相对运动趋势，从而确定有无静摩擦力并且确定静摩擦力的方向．深刻理解“相对”二字的物理意义。“相对”都是以接触物体为参考系研究的。而我们说的“静止”和“运动”是以地面为参考系来研究的。受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体不一定运动。2．根据物体的运动状态结合平衡条件来判断若物体处于平衡状态，分析沿接触面其它力（除静摩擦力）的合力，若合力为零，则摩擦力不存在，若合力不为零，一定存在摩擦力，且摩擦力的大小等于合力，方向与合力方向相反。结合物体的运动状态（静止和匀速、加速、减速）根据力产生的效果进行受力分析是高中物理受力分析的主要方法。例1.如图所示，A、B及B与地面之间接触面粗糙，现用力F将物体B以速度v匀速向右拉出，分析A受到的摩擦力。ABF深刻理解“相对”二字的物理意义。“相对”都是以接触物体为参考系研究的。而我们说的“静止”和“运动”是以地面为参考系来研究的。受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体不一定运动。A相对于B水平向左运动，A受到B对它的滑动摩擦力方向水平向右。思考：1.分析B受到的摩擦力。2.现用力将物体B以速度2v匀速向右拉出，A受到的摩擦力如何?ADBC主动轮从动轮v例2．如图为皮带传动装置，正常运转时的方向如图所示，当机器正常运转时，关于主动轮上的A点、与主动轮接触的皮带上的B点、与从动轮接触的皮带上的C点及从动轮上的D点，这四点的摩擦力的方向的描述，正确的是（）A.A点受到的摩擦力沿顺时针方向B.B点受到的摩擦力沿顺时针方向C.C点受到的摩擦力沿逆时针方向D.D点受到的摩擦力沿逆时针方向AD解析：因为主动轮是由动力机器提供动力转动的，而从动轮是由皮带带动而转动的．假设皮带光滑，则主动轮转，皮带不动，或皮带动，从动轮不转，由此可知主动轮是通过摩擦力带动皮带，皮带阻碍主动轮转动；皮带靠摩擦力带动从动轮，从动轮阻碍皮带转动．结合“假设法”根据力产生的条件分析静摩擦力的方向。例3.力F拉着A、B共同作匀速运动，A是否受到摩擦力？若A、B置于光滑水平面上，在水平力F作用下共同运动，A是否受摩擦力？BAFA不受摩擦力，平衡法A受摩擦力，平衡法f思考1：若力F作用在A上，A、B共同作匀速运动，A是否受到摩擦力？BAFA受摩擦力，条件法f思考2：分析上述情况中B是否受到摩擦力？思考3.若A、B两物体发生相对运动，已知vAVB,试分析A、B间的摩擦力。BAFfA受B的滑动摩擦力，条件法f’B受A的滑动摩擦力，相互法摩擦力阻碍的是物体间的“相对运动”，但不一定阻碍物体的“运动”！f对A物体向右的运动来说起动力作用，而f’对B物体向右的运动来说起阻力作用。所以，滑动摩擦力既可充当动力也可充当阻力！B平衡法A、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、摩擦力和斜面对它的弹力例4.如图所示，物体B的上表面水平，B上面载着物体A，当它们一起沿斜面匀速下滑时，A物体受到的力：（）αBAv思考：分析A受不受摩擦力，除了平衡法，还有什么方法？假设法、反证法等。问题2．如何判定摩擦力的方向？⑴条件法：根据摩擦力产生的三个条件进行判断摩擦力是否存在，并根据相对运动或运动趋势的方向判断摩擦力的方向。注意：“相对”二字指的是研究对象以施摩擦力的物体为参考系的运动或运动趋势方向。⑵假设法：假设接触面光滑，若两物体发生相对滑动，则其运动方向就是原来的运动趋势方向。若无相对滑动，则原来没有运动趋势。（只适用于静摩擦力）⑶反证法：假设该摩擦力存在（或不存在），看该受力物体的运动状态变化是否会发生变化。⑷力的相互性法：直接判断物体受的静摩擦力的方向不易，可以先判断出它施给接触的另一物体的静摩擦力，然后有力的相互性特点判断。静摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，而与物体的运动方向相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，即静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，还可以既不是动力也不是阻力。摩擦力阻碍的是相对运动或相对运动趋势，而不是阻碍物体的运动。例1．水平皮带传输装置如图所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在皮带A端，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，之后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端．在传送过程中，物体受到的摩擦力（）A．在AC段为水平向左的滑动摩擦力B．在AC段为水平向右的滑动摩擦力C．在CB段不受静摩擦力D．在CB段受水平向右的静摩擦力AO1O2BCBC解析1.理解滑动摩擦力产生的条件“两个物体速度不同存在相对运动”滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反。解析2：结合物体的运动状态考虑，物体先向右加速、后匀速。根据力和运动的关系可知B、C正确。A例2.如图所示，A相对平板向右运动。分析在下列两种情况下A受到的滑动摩擦力的方向与运动方向的关系⑴平板静止⑵平板向右运动。静摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，而与物体的运动方向相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，即静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，还可以既不是动力也不是阻力。摩擦力阻碍的是相对运动或相对运动趋势，而不是阻碍物体的运动。⑴滑动摩擦力的方向水平向左，与运动方向相反⑵滑动摩擦力的方向水平向左，与运动方向垂直思考：如果平板向右运动，A和平板发生相对滑动，A受的滑动摩擦力的方向与运动方向是什么关系？⑵滑动摩擦力的方向水平向右，与运动方向相同问题3．如何计算摩擦力的大小？两个有关：动摩擦因数μ和正压力N；两个无关：物体运动的速度v大小和接触面积S的大小。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。Nfm0最大静摩擦力大于滑动摩擦力。粗略计算时认为静摩擦力等于滑动摩擦力。1.滑动摩擦力的大小静摩擦力的大小没有计算公式，大小可以在零到最大静摩擦力之间变化。只能根据平衡条件求解静摩擦力。⑴如果物体处于平衡状态，也可以结合平衡条件求解。⑵根据滑动摩擦定律求解。Nf正压力N与物体的重力G是两回事,N并不都等于G.2.静摩擦力的大小例1。如图所示，木板B放在粗糙水平面上，木块A放在B的上面，A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上，用水平恒力F向左拉动B，使其以速度v做匀速运动，此时绳水平且拉力大小为T，下面说法正确的是（）A．绳上拉力T与水平恒力F大小相等B．木块A受到的是静摩擦力，大小等于TC．木板B受到一个静摩擦力，一个滑动摩擦力，合力大小等于FD．若木板B以2v匀速运动，则拉力大小仍为FACFTAB两个有关：动摩擦因数μ和正压力N；两个无关：物体运动的速度v大小和接触面积S的大小。滑动摩擦定律Nf例2.如图所示，一物块m从某曲面上的Q点自由滑下，通过一粗糙静止的传送带后，落到地面P点，若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带也随之转动，再把该物块放到Q点自由滑下，那么（）A.它仍能落在P点B.它将落在P点的左边C.它将落在P点的右边D.无法判断落点，因为它可能落不到地面上来QPA解：传送带不动或逆时针转动时，工件相对传送带的运动方向均向右，工件受到的滑动摩擦力的方向均向左，滑动摩擦力的大小均等于μmg，工件在传送带上的运动性质完全相同，从A到B一直做相同的匀减速运动．到达皮带右端的速度相同，此后做平抛运动的水平位移相同．传送带问题关键是摩擦力的分析．对于摩擦力，先看种类，后看规律．例3.如图所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右匀速运动，木块和天花板间的动摩擦因数为μ，求木块所受的摩擦力大小。解：由竖直方向合力为零可得N=Fsinα-G，因此有：由水平方向合力为零可得f=μ(Fsinα-G)①f=Fcosα②理解求滑动摩擦力的大小的两种途径。αFGFF1F2Nαf正压力N与物体的重力G是两回事,N并不都等于G.例4：用手抓紧一根竖直铁棍，当手的握力增大时下列说法正确的是（）A.手对铁棍的静摩擦力变大了B.手与铁棍间的正压力变大了C.手与铁棍间的最大静摩擦力变大了D.铁棍更不容易下滑了BCD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。例5.如图所示，质量为m的木块置于水平面上的木板上向左滑行，滑行时木板静止，木板质量为M=3m，已知木块与木板间、木板与水平地面间的动摩擦因数均为μ则在木块滑行过程中水平地面对木板的摩擦力大小为（）A．0B．μmgC．2μmgD．4μmgmMff’f地B本题涉及了“条件法”、“力的相互性法”和“平衡法”解题。⑵摩擦力方向满足的规律相似：①跟接触面相切，②跟弹力的方向垂直。而与物体的运动方向可能相同、相反、垂直或成某一角度，所以摩擦力可能是动力，也可能是阻力。问题4.总结静摩擦力和滑动摩擦力的异同1.共性⑴滑动摩擦力和静摩擦力产生的前两个条件相同，①接触面不光滑；②两物体相互接触且相互挤压；第三个条件中说的“相对”都是以接触物体为参考系研究的。⑴滑动摩擦力和静摩擦力产生的条件的不同之处，是存在着“相对运动”，还是“相对运动趋势”，就要看研究对象与接触物体的速度（大小或方向）“不同”还是“相同”。⑶滑动摩擦力和静摩擦力计算方法不同：滑动摩擦力的大小既可以根据f=μN（注意公式中的N是指两接触面的正压力，它并不总等于重力）公式直接求解，也可以结合物体的运动状态根据平衡条件或动力学规律求解。而静摩擦力是一种被动力，大小可以在零到最大静摩擦力之间变化，它由主动力和物体的运动状态共同决定，只能结合运动状态根据平衡条件或动力学规律求解。⑵滑动摩擦力和静摩擦力的方向规律不同之处，滑动摩擦力是与“相对运动”方向相反，而静摩擦力的方向是与“相对运动趋势”方向相反。2.个性例1（94年全国考题）如图1所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直綫运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是（）A．μ1=0，μ2=0B．μ1=0，μ2≠0C．μ1≠0，μ2=0D．μ1≠0，μ2≠0FABBD分析摩擦力时，应先看种类，再看规律。例2．运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是f1和f2，那么（）A．f1向下，f2向上，且f1=f2B．f1向下，f2向上，且f1f2C．f1向上，f2向上，且f1=f2D．f1向上，f2向下，且f1=f2C解析：运动员向上爬杆时，受到的是静摩擦力，方向向上。大小等于重力。运动员从杆顶匀速滑下时，受到的摩擦力是滑动摩擦力，大小与重力大小相等。方向沿着杆向上。分析摩擦力时，应先看种类，再看规律。例3．把一重为G的物体，用一个水平推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙上（如图所示），从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的哪一个？（）ftＡoBftoGGＣfＤfttooGGFB动静摩擦，首先分清；状态求静，公式求动；压力大小，定要分明；若论方向，相对为要。