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2023版步步高物理一轮复习讲义第二章 第2讲 摩擦力的综合分析
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第2讲 摩擦力的综合分析目标要求 1.会判断摩擦力的有无及方向,会计算摩擦力的大小.2.知道摩擦力的突变,会分析突变后摩擦力的方向及大小.考点一 摩擦力的综合分析与计算1.静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的有无及方向.(2)牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力方向.(3)假设法2.静摩擦力大小的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力提供加速度,则Ff=ma.若除受静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.3.滑动摩擦力大小的分析与计算滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,应用此公式时要注意以下两点:(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.(2)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力,一般情况下,可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力近似相等. 考向1 静摩擦力的有无及方向判断例1 (多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示.则下列说法正确的是( )A.A物体受到的摩擦力方向向右B.B、C受到的摩擦力方向相同C.B、C受到的摩擦力方向相反D.若传送带向右加速,A物体受到的摩擦力向右答案 BD解析 A物体与传送带一起匀速运动,它们之间无相对运动或相对运动趋势,即无摩擦力作用,A错误;B、C两物体虽运动方向不同,但都处于平衡状态,由沿传送带方向所受合力为零可知,B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用,故B正确,C错误;若传送带向右加速,根据牛顿第二定律,可知A受到向右的摩擦力,故D正确.例2 (多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一滑块M,在滑块M上放置物块m,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是( )A.图甲中物块m受到摩擦力B.图乙中物块m受到摩擦力C.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D.图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力答案 BD解析 对题图甲:设物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力与支持力平衡,若受到摩擦力作用,其方向与接触面相切,方向水平,则物块m受力将不平衡,与题中条件矛盾,故假设不成立,A、C错误;对题图乙:设物块m不受摩擦力,由于m匀速下滑,m必受力平衡,若m只受重力、支持力作用,由于支持力与接触面垂直,故重力、支持力不可能平衡,则假设不成立,由受力分析知:m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D正确. 考向2 摩擦力的综合分析和计算例3 (2022·山东日照市高三月考)长木板上表面的一端放有一个木块,木块与木板接触面上装有摩擦力传感器,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角θ变大),另一端不动,如图甲所示,摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度θ的变化图像如图乙所示.重力加速度为g,下列判断正确的是( )A.木块与木板间的动摩擦因数μ=tan θ1B.木块与木板间的动摩擦因数μ=eq \f(Ff2,mgcos θ1)C.木板与地面的夹角为θ2时,木块做自由落体运动D.木板由θ1转到θ2的过程中,木块的速度变化越来越快答案 D解析 由题图可知,当木板与地面的夹角为θ1时木块刚刚开始滑动,木块重力沿木板向下的分力等于Ff2,则Ff2=mgsin θ1,刚滑动时有Ff1=μmgcos θ1,则μ=eq \f(Ff1,mgcos θ1),由题图知Ff1μ2,若μ1<μ2则打印机不能实现自动进纸,故B正确;设每张纸的质量为m,第二张纸对第三张纸的压力等于上面两张纸的重力及滚轮的压力,第三张纸与第二张纸之间的最大静摩擦力为Ffm=μ2·(2mg+F),而第二张纸受到的第一张纸的滑动摩擦力为Ff=μ2(mg+F)
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