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2022-2023年高考物理一轮复习 摩擦力课件 (3)(重点难点易错点核心热点经典考点)
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 摩擦力课件 (3)(重点难点易错点核心热点经典考点)，共49页。
1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势 时,在接触面上所受到的 阻碍 相对运动或相对运动趋势的力.
1.判断下列说法对错.(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势. ( )(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态. ( )(3)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态. ( )(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用. ( )(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直. ( )(6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大. ( )(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. ( )
2.(人教版必修1P58说一说改编)如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止.若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是 ( )
A.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
A.10 N、60 N、70 N B.10 N、58 N、70 NC.10 N、60 N、58 N D.10 N、58 N、58 N
答案 (1)木块受到的静摩擦力与拉力平衡.(2)随着拉力增大,由二力平衡可知静摩擦力也在增大.(3)静摩擦力在木块与桌面间产生,方向沿接触面指向木块有相对运动趋势的 反方向,即向左.
(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件 或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向.(3)牛顿第三定律法“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, 再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向.
2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)时,利用力的平衡条件来计算其大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma.若除静摩擦力外,物体还受其 他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.
3.滑动摩擦力大小的计算(1)用公式Ff=μFN计算.(2)结合研究对象运动状态(匀速运动或匀变速运动),利用平衡条件或牛顿运 动定律求解.
例1 (多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的固定斜面上放置一滑块M,在滑块M 上放置一物块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思路点拨 (1)图甲、乙中滑块和物块均做匀速直线运动,说明它们各自所受 合外力为多少?(2)图甲能否假设滑块和物块间接触面光滑,从而判断物块是否受摩擦力?同 样的假设法能否用来判断图乙中物块是否受到摩擦力?
解析 对题图甲:设物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、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项错误;对题图乙:设物块m不受摩擦 力,由于物块m匀速下滑,物块m必受力平衡,若物块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,物块m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D项正确.
解题感悟摩擦力分析与计算的三点注意(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还 是滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡 条件列方程或牛顿第二定律列方程等.(3)“Ff=μFN”中FN并不总是等于物体的重力.
解析 用手向右拉毛刷,毛刷相对桌面静止但产生了向右的运动趋势,桌面 阻碍毛刷向右运动从而施加给毛刷向左的静摩擦力,同理,手受到向左的摩擦 力,与毛刷受到桌面的摩擦力方向相同,故C正确,A、B、D错误.
2.[滑动摩擦力的计算]一长方形木板放置在水平地面上,在木板的上方 有一条状竖直挡板,挡板的两端固定于水平地面上,挡板跟木板之间并不接 触.现在有一个方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动,同时长方形木板 以大小相同的速度向左运动,木板的运动方向与竖直挡板垂直,已知物块与竖 直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,物块的质量为m,重力加速 度为g,则竖直挡板对物块的摩擦力大小为 ( )
2.静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力Fmax的计算:最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN.(2)一般静摩擦力的计算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其 大小.②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析.例如,水平匀速转动的圆盘 上,物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.
解题感悟计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦 力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解.(2)公式F=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.(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.
考向2 摩擦力的突变问题
1.“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.2.“静—动”突变或“动—静”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.
3.“动—动”突变某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦 力方向将发生突变.
思路点拨 (1)初始状态时物体A静止在粗糙水平面上是否受到静摩擦力,如果有,方向如何?(2)当水平力F向右从零开始逐渐增大拉物体A,在物体A被拉动前,物体所受合 力始终等于零,请结合受力分析判断物体A所受静摩擦力的变化.
解析 在A被拉动之前的过程中,弹簧仍处于原来的状态,因此弹力F1不变, 静止时弹簧的长度大于原长,则弹簧对A的拉力向左,由于水平面粗糙,因此A 受到水平向右的静摩擦力Ff.用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A, 直到把A拉动前过程中,物体A受到的静摩擦力Ff从水平向右变为水平向左,所 以Ff先减小后增大,故C正确,A、B、D错误.
解题感悟摩擦力的突变问题,无论怎样变化,根本就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方 向的变化分析问题,解题时应注意以下三点:(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问 题,有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某 个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即临 界状态.
(2)静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋 势,而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的连接系统,在相对滑动与相对静止的临界状态时,静摩擦力达到最大值.(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等时往往是摩擦力的大小、方 向和运动性质的分界点.
解析 因两个条形磁铁N极正对,相互排斥,在θ较小时,乙有沿斜面向上运 动的趋势,且随θ的增大,乙所受的摩擦力沿斜面向下逐渐减小,可能出现反向 增大的情况;而甲一直具有沿斜面向下运动的趋势,且随θ的增大,甲所受摩擦 力增大,不可能出现摩擦力方向变化的情况,故A错误,B正确;增大倾角θ或减 小甲、乙间距时,最易发生相对滑动的为甲,故C、D均错误.
2.[“静—动”突变]在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的 实验中,设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随 时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑 块相连(调节力传感器高度使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连 接一根细绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空砂桶(调节滑轮使桌面上部细绳 水平),整个装置处于静止状态.实验开始时打开力传感器同时缓慢向砂桶里 倒入砂子,小车一旦运动起来,立即停止倒砂子,若力传感器采集的图像如图 乙,则结合该图像,下列说法错误的是 ( )
A.可求出空砂桶的重力B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D.可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)
解析 t=0时,力传感器显示拉力为2 N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大 小为2 N,由小车与空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2 N,A选项正确; t=50 s时摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5 N,同时小车启动,说明带有 砂的砂桶重力等于3.5 N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力,B、C选项正确;此后由于砂和砂桶重力大于滑动摩擦力,故 第50 s后小车将加速运动,D选项错误.
解析 滑块上升过程中受滑动摩擦力,Ff=μFN,FN=mg cs θ,联立解得Ff=6.4 N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ<μmg cs θ,滑块不动,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F'f=mg sin θ,代 入可得F'f=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.
4.[“动—动”突变](多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ, 传送带以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的 小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ
1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势 时,在接触面上所受到的 阻碍 相对运动或相对运动趋势的力.
1.判断下列说法对错.(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势. ( )(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态. ( )(3)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态. ( )(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用. ( )(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直. ( )(6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大. ( )(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. ( )
2.(人教版必修1P58说一说改编)如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止.若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是 ( )
A.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
A.10 N、60 N、70 N B.10 N、58 N、70 NC.10 N、60 N、58 N D.10 N、58 N、58 N
答案 (1)木块受到的静摩擦力与拉力平衡.(2)随着拉力增大,由二力平衡可知静摩擦力也在增大.(3)静摩擦力在木块与桌面间产生,方向沿接触面指向木块有相对运动趋势的 反方向,即向左.
(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件 或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向.(3)牛顿第三定律法“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, 再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向.
2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)时,利用力的平衡条件来计算其大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma.若除静摩擦力外,物体还受其 他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.
3.滑动摩擦力大小的计算(1)用公式Ff=μFN计算.(2)结合研究对象运动状态(匀速运动或匀变速运动),利用平衡条件或牛顿运 动定律求解.
例1 (多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的固定斜面上放置一滑块M,在滑块M 上放置一物块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思路点拨 (1)图甲、乙中滑块和物块均做匀速直线运动,说明它们各自所受 合外力为多少?(2)图甲能否假设滑块和物块间接触面光滑,从而判断物块是否受摩擦力?同 样的假设法能否用来判断图乙中物块是否受到摩擦力?
解析 对题图甲:设物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、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项错误;对题图乙:设物块m不受摩擦 力,由于物块m匀速下滑,物块m必受力平衡,若物块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,物块m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D项正确.
解题感悟摩擦力分析与计算的三点注意(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还 是滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡 条件列方程或牛顿第二定律列方程等.(3)“Ff=μFN”中FN并不总是等于物体的重力.
解析 用手向右拉毛刷,毛刷相对桌面静止但产生了向右的运动趋势,桌面 阻碍毛刷向右运动从而施加给毛刷向左的静摩擦力,同理,手受到向左的摩擦 力,与毛刷受到桌面的摩擦力方向相同,故C正确,A、B、D错误.
2.[滑动摩擦力的计算]一长方形木板放置在水平地面上,在木板的上方 有一条状竖直挡板,挡板的两端固定于水平地面上,挡板跟木板之间并不接 触.现在有一个方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动,同时长方形木板 以大小相同的速度向左运动,木板的运动方向与竖直挡板垂直,已知物块与竖 直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,物块的质量为m,重力加速 度为g,则竖直挡板对物块的摩擦力大小为 ( )
2.静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力Fmax的计算:最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN.(2)一般静摩擦力的计算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其 大小.②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析.例如,水平匀速转动的圆盘 上,物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.
解题感悟计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦 力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解.(2)公式F=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.(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.
考向2 摩擦力的突变问题
1.“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.2.“静—动”突变或“动—静”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.
3.“动—动”突变某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦 力方向将发生突变.
思路点拨 (1)初始状态时物体A静止在粗糙水平面上是否受到静摩擦力,如果有,方向如何?(2)当水平力F向右从零开始逐渐增大拉物体A,在物体A被拉动前,物体所受合 力始终等于零,请结合受力分析判断物体A所受静摩擦力的变化.
解析 在A被拉动之前的过程中,弹簧仍处于原来的状态,因此弹力F1不变, 静止时弹簧的长度大于原长,则弹簧对A的拉力向左,由于水平面粗糙,因此A 受到水平向右的静摩擦力Ff.用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A, 直到把A拉动前过程中,物体A受到的静摩擦力Ff从水平向右变为水平向左,所 以Ff先减小后增大,故C正确,A、B、D错误.
解题感悟摩擦力的突变问题,无论怎样变化,根本就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方 向的变化分析问题,解题时应注意以下三点:(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问 题,有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某 个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即临 界状态.
(2)静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋 势,而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的连接系统,在相对滑动与相对静止的临界状态时,静摩擦力达到最大值.(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等时往往是摩擦力的大小、方 向和运动性质的分界点.
解析 因两个条形磁铁N极正对,相互排斥,在θ较小时,乙有沿斜面向上运 动的趋势,且随θ的增大,乙所受的摩擦力沿斜面向下逐渐减小,可能出现反向 增大的情况;而甲一直具有沿斜面向下运动的趋势,且随θ的增大,甲所受摩擦 力增大,不可能出现摩擦力方向变化的情况,故A错误,B正确;增大倾角θ或减 小甲、乙间距时,最易发生相对滑动的为甲,故C、D均错误.
2.[“静—动”突变]在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的 实验中,设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随 时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑 块相连(调节力传感器高度使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连 接一根细绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空砂桶(调节滑轮使桌面上部细绳 水平),整个装置处于静止状态.实验开始时打开力传感器同时缓慢向砂桶里 倒入砂子,小车一旦运动起来,立即停止倒砂子,若力传感器采集的图像如图 乙,则结合该图像,下列说法错误的是 ( )
A.可求出空砂桶的重力B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D.可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)
解析 t=0时,力传感器显示拉力为2 N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大 小为2 N,由小车与空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2 N,A选项正确; t=50 s时摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5 N,同时小车启动,说明带有 砂的砂桶重力等于3.5 N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力,B、C选项正确;此后由于砂和砂桶重力大于滑动摩擦力,故 第50 s后小车将加速运动,D选项错误.
解析 滑块上升过程中受滑动摩擦力,Ff=μFN,FN=mg cs θ,联立解得Ff=6.4 N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ<μmg cs θ,滑块不动,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F'f=mg sin θ,代 入可得F'f=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.
4.[“动—动”突变](多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ, 传送带以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的 小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ
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