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3.3摩擦力摩擦力习题课问题一．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；⑵然后两物体在接触面间是否存在着弹力；⑶再判断是否有相对运动、相对运动趋势；⑷“相对运动趋势”常利用“假设法”，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．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。问题2．如何判定摩擦力的方向？⑴定义法：摩擦力方向与相对运动（趋势）方向相反；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。例1.力F拉着A、B共同作匀速运动，A是否受到摩擦力？BAF思考2：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？B是否受摩擦力？BAF思考1: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。BAF5．如图9所示，A为长木板，在水平面上以速度v1开始向右运动，同时物块B在A的上表面以速度v2开始向右运动，且A、B接触面粗糙．下列判断正确的是()A．若v1＝v2，A、B之间无摩擦力B．若v1v2，A受到B所施加的向右的滑动摩擦力C．若v1v2，B受到A所施加的向右的滑动摩擦力D．若v1v2，A、B之间无滑动摩擦力图98.如图12所示，两个长方体A、B叠放在水平地面上，现同时用F1＝3N和F2＝4N的水平拉力拉A、B，A、B均静止．若B对A的静摩擦力为Ff1，地面对B的静摩擦力为Ff2，则()A．Ff1＝0B．Ff1＝3NC．Ff2＝4ND．Ff2＝7N图12BD课时作业1.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图6所示，以下说法正确的是()A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不为零D．人受到的合外力方向与速度方向相同解析人匀速运动合外力为零．重力和支持力都在竖直方向，故水平方向不受力，摩擦力为零．图6A3．如图8所示，皮带传输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是()A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用B．传送带的速度越大，物体受到的摩擦力也越大C．物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关D．若匀速地向下传送物体，物体所受的摩擦力沿皮带向下图8解析物体与皮带相对静止，两者之间存在静摩擦力，静摩擦力的大小可由平衡条件求得，静摩擦力的方向沿皮带向上，与匀速传送的速度大小及运动方向无关，A、C项正确．AC4．运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别是F上和F下，那么它们的关系是()A．F上向上，F下向下，F上＝F下B．F上向下，F下向上，F上F下C．F上向上，F下向上，F上＝F下D．F上向上，F下向下，F上F下解析本题表面上看是滑动摩擦力问题，而实质上是静摩擦力问题，仔细观察后不难发现，运动员在匀速上攀(或匀速下滑)时，他的手与竹竿之间在握住的瞬时是静止的，尽管他的整个身体做匀速直线运动．由受力分析并结合二力平衡的知识不难得出C项正确．C5、如图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物体的静摩擦力（）A、方向可能沿斜面向上B、方向可能沿斜面向下C、方向可能垂直斜面D、大小可能等于零FABD习题课摩擦力和受力分析探究归纳一、静摩擦力的有无和方向的判断典例1如图1所示的皮带传动装置中，O1是主动轮，O2是从动轮，A、B分别是皮带上与两轮接触的点，C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点(为清楚起见，图中将两轮与皮带画得略微分开，而实际上皮带与两轮是紧密接触的)．当O1顺时针启动时，若皮带与两轮不打滑，则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是()图1A．向上，向下，向下，向上B．向下，向上，向上，向下C．向上，向上，向下，向下D．向下，向下，向上，向上判断静摩擦力的方向时，找出受力物体的相对运动趋势是关键，一般采用假设法来分析．思路点拨解析本题考查静摩擦力的方向判断，弄清楚物体相对运动趋势的方向是解答问题的关键，但相对运动趋势方向的判断难度较大．因此，我们可用假设法判断．假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用，则当O1顺时针转动时，O1与皮带间将会打滑，此时C点将相对于A点向上运动．实际上，O1与皮带间没有打滑，可见C点相对于A点有向上运动的趋势；反之，A点相对于C点有向下运动的趋势．根据静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的方向分别是向下、向上．同样，我们可以得到B、D两点受到的静摩擦力FB、FD的方向分别是向上、向下．从而，A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向如上图所示，应选C项．答案C例5．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.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。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。1.滑动摩擦力的大小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.问题3．如何计算摩擦力的大小？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。静摩擦力的大小没有计算公式，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。2.静摩擦力的大小例9.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。16.如图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，物体所受的摩擦力的大小A.随F的增大而增大B.随F的减小而减小C.等于物体重力的大小D.可能大于物体重力的大小FC18.三个质量相同的物体,与水平面的动摩擦因数相同,由于受水平拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力大小关系应该是()A.FB＞FA＞FB.FA＜FB＜FCC.FB=FA=FCD.不能比较大小C4.如图所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F而运动，则它们受到摩擦力大小关系是()A．三者相同B．乙最大C．丙最大D．条件不足无法确定FB5．如图所示，以水平力F压物体A，这时A沿竖直墙壁匀速下滑，若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ，A物体的质量为m，那么A物体与墙面间的滑动摩擦力大小等于（）A．μmgB．mgC．FD．μFBD12、如图所示，在粗糙的水平面上，一重为20N的物体，左端通过一个劲度系数为10N／m的轻弹簧和竖直墙连接，在一个外力F作用下，将物体向左推移0.3m后，撤去推力，物体静止不动，则物体此时所受的摩擦力大小是___N，方向_____。GG3水平向左13、如图所示，在μ＝0.2的粗糙水平面上，有一质量为20kg的物体以一定的速度向右运动，同时还有一水平向左的力F作用于物体上，其大小为50N，则物体受到的摩擦力大小为______，方向为_______。（g取10N/kg）40N水平向左例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?8．如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、B与地面间的动摩擦因数均为0.4．当用水平力向右拉动物体A时，试求：（1）B物体所受的滑动摩擦力的大小和方向；（2）A物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向．解答：（1）物体B受的摩擦力水平向右，大小F=μm2g＝20×0.4N＝8N（2）物体A所受的摩擦力水平向左．大小F＝μ（m1＋m2）g＝60×0.4N＝24N9．如图13所示，在两块木板中间夹着一个重50N的木块A，左右两边对木板的压力F均为150N，木板和木块间的动摩擦因数为0.2.如果想从下面把此木块拉出来，至少需要多大的力？如果想从上面把它拉出来，至少需要多大的力？图13解析从下面把木块拉出来，这时摩擦力方向向上，如下图甲所示，左右两侧摩擦力大小各等于Ff＝μF＝0.2×150N＝30N，需要的最小拉力F1＝2Ff－G＝10N从上面把木块拉出来，这时摩擦力方向向下，如图乙所示，左右两侧摩擦力大小各等于Ff＝30N，所需最小拉力F2＝G＋2Ff＝110N.答案10N110N20.重为50N的人站在重为20N的物体上用10N的力水平拉绳，系统处于静止状态，则物体受地面的摩擦力的大小为____________方向________图3-10图3-1020N水平向右6．如图10所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受到的摩擦力Ff随拉力F变化的图象(下图)正确的是()图10针对练习2物体A的质量为1kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数μ＝0.2.从t＝0开始，物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左、大小恒为F0＝1N的作用力．则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是图中的(取向右为正方向)()答案C解析物体在向右滑行时，受到的是滑动摩擦力，Ff1=μmg=2N,方向向左.由于F0=1NFf1,物体最后静止，受到的是静摩擦力，其大小为Ff2=F0=1N,方向和F0相反，即向右，因此C是正确的.例13．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二、滑动摩擦力大小的求解典例2如图2所示，重20N的物块放在水平桌面上，用F＝8N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动．求：(1)物块所受的摩擦力；(2)物块和桌面间的动摩擦因数；(3)当水平拉力增大到16N时，物块受到的摩擦力；(4)物块在运动过程中突然撤去外力，在物块停止运动前它受到的摩擦力．图2答案(1)8N(2)0.4(3)8N(4)8N19、如图所示，水平面上有一重为40N的物体，受到F1=13N和F2=6N的水平力作用而保持静止.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）物体所受的摩擦力的大小与方向；（2）若只将F1撤去，物体受到的摩擦力的大小和方向；（3）若撤去的力不是F1而是F2，则物体受到的摩擦力的大小、方向又如何？7N;水平向右6N;水平向左8N;水平向右四、物体的受力分析典例4如图5所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb＝5N、Fc＝10N分别作用于物体b和c上，物体a、b和c仍保持静止．以F1、F2、F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则()图5A．F1＝5N，F2＝0，F3＝5NB．