【三维设计】2016届高三物理一轮复习 第二章 相互作用 第2节 摩擦力

第2节摩擦力(7)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小可能不变。()(6)两物体接触处的弹力越大，滑动摩擦力越大。()(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。()(3)受滑动摩擦力作用的物体，可能处于静止状态。()(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。()(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。()××√√√×√要点一静摩擦力的有无及方向判断判断静摩擦力的有无及方向的四种方法(1)假设法利用假设法判断的思维程序如下：(2)反推法从研究物体的运动状态反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，从而判断静摩擦力的有无及方向。(4)牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。(3)状态法此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。[多角练通]1．(2014·广东高考)如图2­2­1所示，水平地面上堆放着原木。关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向图2­2­1解析：M处支持力方向垂直于地面，因此竖直向上，A项正确；N处的支持力方向垂直于原木P，因此B项错误；M处受到的静摩擦力方向平行于地面，C项错误；N处受到的静摩擦力方向平行于原木P，D项错误。答案：A2．(2013·上海高考)如图2­2­2，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面。让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是()图2­2­2图2­2­3解析：两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物体与竖直墙面之间没有压力，没有摩擦力，二者一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，因而物体B的受力示意图是A项。答案：A3．(2015·宝鸡模拟)如图2­2­4所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则()A．B受C的摩擦力一定不为零B．C受地面的摩擦力一定为零C．C有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D．将细绳剪断而B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左图2­2­4解析：若有mAg＝mBgsinθ，则物体B不受斜面C对它的摩擦力，A错误，当B、C整体为研究对象，受力如图所示，由平衡条件可知，FfC＝FTcosθ，B错误，C正确；若将细绳剪断，B静止在斜面上，则FT＝0，FfC＝0，D错误。答案：C要点二摩擦力大小的计算1．静摩擦力大小的计算(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ff＝ma，例如，匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求摩擦力。(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来求解其大小。(3)最大静摩擦力与接触面间的压力成正比，为了处理问题的方便，最大静摩擦力常常按近似等于滑动摩擦力处理。(2)结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。(1)滑动摩擦力的大小可以用公式Ff＝μFN计算。2．滑动摩擦力大小的计算(4)物体实际受到的静摩擦力一般小于最大静摩擦力。[典例]如图2­2­5所示，在倾角为α的传送带上有质量均为m的三个木块1、2、3，中间均用原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，其中木块1被与传送带平行的细线拉住，传送带按图示方向匀速运行，三个木块处于平衡状态，下列结论正确的是()图2­2­5[思路点拨](2)两木块间距由弹簧原长和弹簧伸长量共同决定。(1)根据木块处于平衡状态确定两弹簧弹力的大小。A．2、3两木块之间的距离等于L＋sinα＋μcosαmgkB．2、3两木块之间的距离等于L＋μmgcosαkC．1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离D．如果传送带突然加速，相邻两木块之间的距离都将增大[解析]分析木块3受力情况，由平衡条件可得：F23＝mgsinα＋μmgcosα，又F23＝kx23可求出2、3两木块之间的距离等于L＋x23＝L＋mgsinα＋μcosαk，A正确，B错误；分析木块2受力情况，由平衡条件可得：F12＝mgsinα＋μmgcosα＋F23，故F12＞F23,1、2两木块之间的距离大于2、3两木块间的距离，C错误；传送带突然加速时，并不会使木块所受的滑动摩擦力增大，因此不会影响两相邻木块间的距离，D错误。[答案]A[易错提醒](3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关。(2)公式Ff＝μFN中FN为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力。(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才有公式，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解。计算摩擦力时的三点注意[针对训练]1．如图2­2­6所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为()A．12B．32C．22D．52图2­2­6解析：木板的倾角α为30°时物块静止，所受摩擦力为静摩擦力，由沿斜面方向二力平衡可知其大小为mgsin30°；木板的倾角α为45°时物块滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为μmgcos45°，由二者相等可得物块和木板间的动摩擦因数为μ＝22。答案：C2．(多选)木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动，现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图2­2­7所示，设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，则力F作用后()A．木块A所受摩擦力大小是8NB．木块A所受摩擦力大小是11.5NC．木块B所受摩擦力大小是9ND．木块B所受摩擦力大小是7N图2­2­7解析：未加F时，木块A在水平方向上受弹簧的弹力F1及静摩擦力FA作用，且FA＝F1＝kx＝8N，木块B在水平方向上受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用，且FB＝F2＝kx＝8N，在木块B上施加F＝1N的向右的拉力后，由于F2＋F＜μGB，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小FB′＝F2＋F＝9N，木块A的受力情况不变，A、C对。答案：AC要点三摩擦力的三类突变(一)“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。•[典例1]一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图228所示，其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为()(一)“静—静”突变A．10N，方向向左B．6N，方向向右C．2N，方向向右D．0撤去F1，静摩擦力的大小和方向将发生突变•[解析]当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8N，可知最大静摩擦力Ffmax≥8N。当撤去力F1后，F2＝2N＜Ffmax，物体仍处于静止状态，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的F2等大反向。C正确。•[答案]C(二)“静—动”突变•物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。(二)“静—动”突变•[典例2](多选)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上。如图229甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系砂桶，整个装置开始处于静止状态。在滑块与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂，力传感器采集的Ft图像如图乙所示。则()•A．2.5s前小车做变加速运动•B．2.5s后小车做变加速运动(假设细砂仍在加注中)•C．2.5s前小车所受摩擦力不变•D．2.5s后小车所受摩擦力不变2.5s前是静摩擦力2.5s后是滑动摩擦力2.5s时由静摩擦力变为滑动摩擦力，摩擦力发生突变•[解析]由题图乙可知，在F的变化阶段，砂桶质量在由小变大，滑块与小车之间没有相对滑动，属于静摩擦力，所以2.5s前，小车、滑块均静止，A错误。2.5s后小车受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做变加速直线运动，B正确。根据上述分析，2.5s前滑块受静摩擦力，且静摩擦力在变化，2.5s后受滑动摩擦力，且大小不变，故D正确。•[答案]BD(三)“动—静”突变•在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力。(三)“动—静”突变•[典例3]如图2210所示，质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1N的作用，g取10m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()思考1：物体在力F和摩擦力作用下做什么运动？向右做匀减速直线运动思考2：摩擦力属于静摩擦还是滑动摩擦力？方向和大小怎样？为滑动摩擦力，方向水平向左，大小为Ff1＝μmg＝2N思考3：物体的速度为零后，有怎样运动状态？摩擦力的大小和方向怎样？物体处于静止状态，物体受水平向右的静摩擦力，大小为Ff2＝F＝1N图A正确