第一章《力 物体的平衡》专题二 摩擦力(人教版)
【考点透析】
一 本专题考点:静摩擦力的大小和方向,滑动摩擦力的大小和方向
二 理解和掌握的内容
1.摩擦力的产生
相互接触又相互挤压的物体之间若相对滑动则产生滑动摩擦力;若存在相对滑动的趋势则产生静摩擦力。
注意:(1)无论是滑动摩擦力还是静摩擦力都起着阻碍物体相对滑动的作用,但应注意是阻碍相对滑动,并不一定阻碍物体的运动。无论是滑动摩擦力还是静摩擦力都即可以充当动力,又可以充当阻力(请读者自己针对这四种情况各举一例);(2)我们通常所说物体运动与否一般是以地为参照物的,所以不能绝对的说静止的物体受到的就是静摩擦力,运动的物体受到的就是滑动摩擦力;(3)由于静摩擦力和滑动摩擦力规律不同,分析摩擦力的有无、大小和方向应首先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力。
2.摩擦力的方向
滑动摩擦力的方向一定和相对滑动的方向相反,即A受B的摩擦力和A相对B滑动的方向相反。
静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反,它的判断方法有如下几种:
(1)直接根据相对滑动的趋势判断。一般采用“假设光滑法”,即先假设接触面光滑,不存在摩擦力,分析物体将会发生怎样的相对运动,从而判断相对滑动趋势的方向。
(2)根据物体的运动状态,通过牛顿第二定律分析。关键是先搞清物体的加速度方向,再根据牛顿第二定律确定合外力,然后做受力分析确定摩擦力方向。如图1-7滑块随水平转台一起做匀速圆周运动,需要指向圆心的向心力,受力分析知,这个力只能由静摩擦力提供,由此得到静摩擦力的方向。当物体处在平衡态时则可根据力的平衡条件判断。
(3)通过牛顿第三定律判断。
(4)如果物体处于平衡态,可以根据力的平衡(各个方向的合外力为零)判断。
3.摩擦力的大小
如果是滑动摩擦力,可直接由摩擦力定律计算,即f=μN,注意其中N不一定等于物体的重力。
如是静摩擦力,则不能用摩擦力定律计算,而应根据物体的运动状态,运用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求解。
在弹力相同的情况下,两个物体之间的最大静摩擦力一般大于滑动摩擦力,但在有的计算中往往认为近似相等。
【例题精析】
例题1 如图1-8,物体被皮带向上传送,皮带的速度为V1 =5m/s,物体的速度为V2 =3m/s, 下列有关物体和皮带所受摩擦力的说法正确的是
A.物体所受摩擦力方向向下
B.物体所受摩擦力方向向上
C.皮带所受摩擦力方向向下
D.皮带所受摩擦力方向向上
解析:本题要考查的是对滑动摩擦力方向的认识, 因为滑动摩擦力的方向是与物体间的相对运动方向相反,不一定与物体运动方向相反,而现在所指的相对性是针对某一摩擦力的施力者和受力者而言。在本例中,物体所受摩擦力的施力者是皮带,虽然物体向上运动,但这个向上运动是相对地面的,而地面对物体是没有摩擦力的,因为它们之间并不接触。由于物体相对皮带是向下运动的,它受到皮带的摩擦力当然方向是向上的,。确答案是BC。
例题2 下列关于摩擦力的叙述中,正确的有
A.滑动摩擦力的方向总是跟物体运动方向相反
B.静摩擦力既能做正功,又能做负功
C.滑动摩擦力只能做运动物体的阻力
D.物体静止时一定受到静摩擦力作用
解析:本题重在考察对摩擦力概念的辨析。滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反,这里的“相对”是对与其相接触的存在摩擦的物体而言,而物体的运动在中学阶段一般是指相对地球的,所以二者的方向不总是相同的。故A错。静摩擦力与物体的相对运动趋势方向相反,与物体的运动方向可能相同,也可能相反,所以可能做正功,也可能做负功。滑动摩擦力的方向可能和物体的运动方向一致(你能举例码?),这时它是动力,注意滑动摩擦力是和相对运动方向相反,跟物体的运动方向没有必然联系。故C错。静摩擦力产生在物体有相对运动趋势时,虽然这时的物体处于相对静止,但不是等同于静止(通常说的静止是以地面为参照物)。故D错。所以正确选B。
【能力提升】
Ⅰ.知识与技能
1.关于摩擦力下面说法中正确的是
A.摩擦力的大小随正压力的增大而增大
B.两个物体之间有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力不一定有弹力
C.摩擦力一定与速度方向在同一直线上,或者与速度方向相同,或者与速度方向相反
D.两个物体间的正压力减小时,静摩擦力可能反而增大
2.如图1-9所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A和B,A和B间的接触面也是粗糙的,如果将水平拉力F施于A,而A、B仍保持静止,,则下面的说法中正确的是
①物体A与地面间的静摩擦力的大小等于F
②物体A与地面间的静摩擦力的大小等于零
③物体A与B间的静摩擦力的大小等于F
④物体A与B间的静摩擦力的大小等于零
A.①②③B.②④C.①④D.②③④
3.由摩擦力定律可推出 ,下面说法正确的是
A.动摩擦因数μ与摩擦力f成正比,f越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与正压力N成反比,N越大,μ越小
C.μ与f成正比,与N成反比
D.μ的大小由两物体接触面的情况及其材料决定
4.置于水平地面上的物体受到水平作用力F而保持静止,如图1-10所示。今在大小不变的条件下将作用力F沿逆时针方向缓缓转过180°,则在此过程中物体对地面的正压力N和地面给物体的摩擦力f的变化是
A.N先变小后变大,f不变
B.N不变,f先变小后变大
C.N、f都是先变大后变小
D.N、f都是先变小后变大
5.汽车的发动机通过变速器与后轮相连,当汽车由静止开始向前开动时,前轮和后轮所受的摩擦力的方向
A.前后轮受到的摩擦力方向都向后
B.前后轮受到的摩擦力方向都向前
C.前轮受到摩擦力向前,后轮向后
D.前轮受到摩擦力向后,后轮向前
Ⅱ.能力与素质
6.A、B、C为三个质量相同的木块,叠放于水平桌面上。水平恒力F作用于木块B,三木块以共同速度v沿水平桌面做匀速直线运动,如图1-11所示,则在运动过程中
A . B作用于A的静摩擦力为F/2
B . B作用于A的静摩擦力为F/3
C . B作用于C的静摩擦力为 2F/3
D . B作用于C的静摩擦力为F
7.如图1-12所示,甲、乙、丙三个物体,质量相同,与地面摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F, 它们受到的摩擦力的大小关系是
A.三者相同 B.乙最大
C.丙最大 D.已知条件不够,无法判断谁最大
8.如图1-13所示, 物体A置于倾角为θ的斜面体 B上, A与B、B与水平地面间接触面均粗糙。现对物体A施加一水平向右的恒力F ( F≠0 )后,A、B都保持静止不动, 则下面判断正确的是
A.A、B之间,B与水平地面之间一定存在摩擦力
B.B对A的摩擦力方向一定沿斜面向下,地面对B的摩擦力方向一定沿水平向右
C.B对A的摩擦力方向可能沿斜面向上或沿斜面向下,地面对B的摩擦力方向可能向左也可能向右
D.B对A的摩擦力可能为零也可能不为零,方向可能沿斜面向上也可能沿斜面向下;地面对B的摩擦力一定不为零,且方向只能是水平向左
9.在倾角为30o的斜面上,有一重为10N的物块,被平行于斜面大小为8N的恒力推着沿斜面匀速上行,如图1-14所示。在突然撤去力F的瞬间,物块受到的摩擦力大小为________。
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