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高中物理2 摩擦力巩固练习
展开1.认识摩擦力.
2.知道滑动摩擦力和静摩擦力.
3.能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小.
核心素养目标
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、滑动摩擦力
1.定义:两个相互________的物体,当它们________时,在接触面上会产生一种________相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力.
2.方向:总是________接触面,并且跟物体________的方向相反.
3.大小
(1)同一接触面:压力越大,滑动摩擦力________.
(2)相同压力下:不同接触面间的滑动摩擦力的大小一般不同.
(3)文字表述:滑动摩擦力的大小跟压力的大小成________.
(4)公式:Ff=μF压,μ是比例常数,叫作动摩擦因数.
4.动摩擦因数的影响因素
动摩擦因数的值跟________有关,接触面________不同、粗糙程度________,动摩擦因数也不同.
【情境思考】 汽车在冰雪路面行驶时常采用防滑链,采用这种措施的目的是什么?
答:
二、静摩擦力
1.定义:相互________的两个物体之间只有________的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力.
2.方向:静摩擦力的方向总是跟物体相对运动________的方向________.
3.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Fmax,在数值上等于物体________________时的拉力.
4.静摩擦力的大小:两物体之间实际产生的静摩擦力F在________与最大静摩擦力________之间,即________________.
【思考辨析】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力.( )
(2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直.( )
(3)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比.( )
(4)静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反.( )
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究点一 滑动摩擦力
导学探究
如图所示,传送带匀速传动的速度为v1,货物轻轻放到传送带上后某时刻的速度为v2,v1>v2.问货物所受滑动摩擦力的方向与运动方向是什么关系?滑动摩擦力的方向与相对运动方向是什么关系?
答:
归纳总结
1.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反.
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反.
2.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力).
(2)物体间的接触面不光滑.
(3)两物体间存在相对运动.
3.滑动摩擦力的理解
(1)“相对运动”:指的是研究对象相对于与其接触的物体运动.物体之间的相对运动,都是以施力物体为参考系的,而不一定是物体相对地面的运动,相对地面静止的物体可能受滑动摩擦力.
(2)“阻碍效果”:滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动.滑动摩擦力既可与物体的运动方向相同为动力,也可与物体的运动方向相反为阻力.
典例示范
例1 [滑动摩擦力方向的判断]如图所示,汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动,车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动.下列判断正确的是( )
A.若v1
D.若v1>v2,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力
滑动摩擦力方向的判断方法
(1)选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体).
(2)选跟研究对象接触的物体为参考系.
(3)找出研究对象相对参考系的运动方向.
(4)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反.
例2 [滑动摩擦力大小的计算][2022·江苏南通中学高一期中](多选)如图所示,木块放在水平地面上,在水平拉力F作用下做直线运动,如果F=6 N,木块向右做匀速直线运动,速度为1 m/s,则下列说法中正确的是( )
A.以0.5 m/s的速度做匀速直线运动时,木块受到的滑动摩擦力大小为6 N
B.以2 m/s的速度做匀速直线运动时,木块受到的滑动摩擦力大于6 N
C.当水平拉力F=20 N时,木块受到的滑动摩擦力小于20 N
D.将水平拉力F撤去,木块速度越来越慢,是因为木块受到的滑动摩擦力越来越大
计算滑动摩擦力大小的方法
(1)公式法:根据公式Ff=μF压计算.
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解.
针对训练1
如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=20 N/cm,用水平力F拉着一个重力为200 N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数.
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力为多大?这时物体受到的摩擦力为多大?
(3)如果在物体运动过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上仍能继续滑行,这时物体受到的摩擦力为多大?
探究点二 静摩擦力
导学探究
把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块,如图所示.
当测力计的示数为1 N时,木块没有动;逐渐增大拉力到2 N时,木块仍静止;继续增大拉力到4 N时,木块开始运动,此时拉力突然变小到3.8 N,此后木块匀速运动,拉力保持3.8 N不变.
(1)木块受到的拉力为1 N时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢?
(2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化?当变为滑动摩擦力时,摩擦力为什么又变小了?
答:
归纳总结
1.静摩擦力的产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力).
(2)接触面粗糙.
(3)两物体间有相对运动的趋势.
2.静摩擦力的方向
(1)在接触面上与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反.
(2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反.
说明:静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反.
3.静摩擦力的理解
(1)“相对静止”的两层含义:一是两个物体都静止;二是两个物体都做方向相同、速度相同的运动.
(2)“相对运动趋势”:是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态.
(3)“阻碍效果”:静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势.静摩擦力既可与物体的运动方向相同为动力,也可与物体的运动方向相反为阻力.
4.静摩擦力的大小
(1)范围0
(3)静摩擦力大小与正压力无关.
典例示范
例3 如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.A、B之间无摩擦力
B.A受到B的摩擦力水平向左
C.B受到A的摩擦力水平向左
D.地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右
“两法”判断静摩擦力的有无
(1)假设法
(2)平衡条件法:根据二力平衡的条件判定.
例 4 质量为2 000 kg的汽车因故障停在水平柏油马路上,轮胎与路面间的动摩擦因数为0.71,用大小为310 N的水平力推汽车但没有推动,则汽车所受的摩擦力大小为( )
A.30 N B.186 N
C.300 N D.310 N
静摩擦力大小的计算方法
静摩擦力的大小通常通过受力情况和平衡条件(二力平衡)进行计算,随产生运动趋势的力的变化而变化.
针对训练2 如图,用传送带匀速向上传送货物,货物与传送带之间没有相对滑动,则货物受到的摩擦力是( )
A.静摩擦力,方向沿传送带向上
B.静摩擦力,方向沿传送带向下
C.滑动摩擦力,方向沿传送带向下
D.滑动摩擦力,方向沿传送带向上
针对训练3 质量为2 kg的物体静止在水平地面上,如图所示.物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力认为相等,给物体一水平推力,g取10 N/kg,求:
(1)当推力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力大小;
(2)当推力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力大小.
3.摩擦力
必备知识·自主学习
一、
1.接触 相对滑动 阻碍
2.沿着 相对运动
3.(1)越大 (3)正比
4.接触面 材料 不同
情境思考:提示:是为了增大滑动摩擦力.
二、
1.接触 相对运动
2.趋势 相反
3.即将开始运动
4.0 Fmax 0
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)×
关键能力·合作探究
探究点一
提示:货物受向右的滑动摩擦力作用,跟运动方向相同;由于货物和传送带的速度不相等,则货物相对传送带(以传送带为参考系)向左运动,故滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反.
【例1】 【解析】 A错,B对:若v1
【答案】 B
【例2】 【解析】 由于此时木块处于匀速直线运动状态,即平衡状态,水平方向受力平衡,Ff=F=6 N,不管运动速度等于多少,只要是做匀速直线运动,滑动摩擦力总等于6 N,故A项正确,B项错误;滑动摩擦力Ff=μFN与水平方向拉力无关,故当水平拉力F=20 N时,木块受到的滑动摩擦力为6 N,故C项正确;将拉力撤去后,滑动摩擦力不变,木块在滑动摩擦力作用下做减速运动,速度减小,故D项错误.
【答案】 AC
针对训练1 解析:(1)由F=kx及二力平衡条件Ff=F知,Ff=kx
又知Ff=μFN、FN=G
得μ=kxG=20×4 N200 N=0.4.
(2)物体受到的水平拉力F′=kx′=20×6 N=120 N,
此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,所以F′f=μG=0.4×200 N=80 N
(3)由于物体仍能滑行,所以物体所受的滑动摩擦力大小和方向不变,大小仍为80 N
答案:(1)0.4 (2)120 N 80 N (3)80 N
探究点二
提示:(1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1 N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力.
(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值.这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些.
【例3】 【解析】 对A物体,由于A匀速运动,由水平方向二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等大反向,故选项A、B错误;对B物体,由力的作用的相互性可知,A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力方向相反,故B受到A的摩擦力水平向左,选项C正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力,且水平向右,故选项D错误.
【答案】 C
【例4】 【解析】 用大小为310 N的水平力推汽车但没有推动,因此汽车受到静摩擦力,根据平衡条件可知,静摩擦力的大小等于推力,即310 N,故选项D正确.
【答案】 D
针对训练2 解析:货物与传送带之间没有相对滑动,所以两者之间存在静摩擦力,货物相对传送带有向下运动的趋势,所以静摩擦力方向沿传送带向上.故选项A正确.
答案:A
针对训练3 解析:物体在水平地面上,弹力FN=mg,则滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax=μFN=μmg=0.5×2×10 N=10 N.
(1)当推力F=5 N时F
答案:(1)5 N (2)10 N
物理观念
基于物体间的相对运动,抽象概括摩擦力的概念.
科学思维
在具体问题情境中会用假设法或根据条件判断静摩擦力的有无、方向;会用二力平衡判断、计算静摩擦力;能用Ff=μF压计算滑动摩擦力.
科学探究
通过实验探究静摩擦力的大小随拉力的变化,会设计实验判断影响滑动摩擦力的因素,培养科学探究能力.
科学态度
与责任
认识摩擦力在生产生活中的应用.
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