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高中物理第三章 相互作用——力2 摩擦力课文配套ppt课件
展开专题强化4 摩擦力的综合分析
【课程标准】1.进一步理解摩擦力的概念,会用条件法、假设法、相互作用法、状态法判断摩擦力的有无。2.会用摩擦力公式计算摩擦力的大小。
绳结是靠什么性质的力使绳子连在一起或把物体绑在一起?为什么有的绳子不容易“死扣”?提示:静摩擦力;动摩擦因数太小(或绳子光滑)
静摩擦力与滑动摩擦力的比较
1.对摩擦力的理解(1)摩擦力是指发生在两个相互接触的物体之间的阻碍两个物体间的相对运动或相对运动趋势的力。(2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体可能受到静摩擦力的作用。例如:在倾斜传送带上随传送带匀速传送的物体受到的摩擦力是静摩擦力。(3)受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的,静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用。例如:擦黑板时,静止的黑板受到的摩擦力是滑动摩擦力。
2.摩擦力的方向(1)静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。可利用假设法判断,即假设接触面光滑,物体相对与它接触的物体运动的方向,就是相对运动趋势方向。例如:静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。(如图1)
静摩擦力的方向与物体的运动方向可以成任意角度,如图2所示。
(2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,与物体的运动方向无关。(3)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可以是动力,也可以是阻力,如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相同,则摩擦力为动力,如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相反,则摩擦力为阻力。
3.摩擦力有无的判断方法(1)条件法:根据摩擦力产生的条件判断。(2)假设法:假设接触面光滑,若物体原来的运动状态改变,说明存在摩擦力;否则不存在摩擦力。(3)状态法:由物体所处的状态分析,若物体静止或做匀速直线运动,根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。(4)力的相互作用法:当一物体所受摩擦力方向不易判断时,可先确定与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况,然后根据牛顿第三定律(第3节学习)作出判断。
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
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。
1.如图所示,物块A以某一速度v水平向右滑上顺时针转动的水平传送带上,在滑上传送带的瞬间,关于物块A受到的摩擦力下列说法正确的是( )A.物块A可能受到向左的滑动摩擦力B.物块A可能受到向右的滑动摩擦力C.物块A可能受到静摩擦力D.物块A可能不受摩擦力
解析:当物块A的速度小于传送带的速度时,物块A相对传送带向左运动,所受摩擦力的方向向右,B正确;当物块A的速度大于传送带的速度时,物块A相对传送带向右运动,所受摩擦力向左,A正确;当物块A的速度等于传送带的速度时,物块A不受摩擦力,D正确。
按如图所示实验装置做一做:用力拉动木板,使之在桌面上滑动。
(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系?(2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化?(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化?
提示:(1)根据二力平衡,木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数相等;(2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力N时,根据f=μN,摩擦力增大;(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾,接触面变的更粗糙,动摩擦因数μ增大,根据f=μN,摩擦力增大。
1.滑动摩擦力的大小计算公式Ff=μFN,公式中FN为接触面受到的正压力,与物体的重力G是两种性质的力,大小和方向不一定与重力相同,Ff与物体的运动状态、运动速度的大小、接触面积的大小均无关。
2.静摩擦力的大小(1)静摩擦力大小通常利用平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)求得。(2)最大静摩擦力Fmax的大小随物体对接触面的力的增大而增大,其值略大于滑动摩擦力,高中阶段为了计算方便,往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力。
如图所示,一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13 N,F2=6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:(1)木块所受的摩擦力的大小和方向;(2)当只将F1撤去时,木块受到的摩擦力的大小和方向;(3)若撤去的力不是F1而是F2,求木块受到的摩擦力的大小和方向。
解析:当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑=μF N=μG=0.2×40 N=8 N,故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。(1)加上F1、F2后,F1和F2相当于一个方向向右的F=F1-F2=7 N的力。由于F小于最大静摩擦力,故木块处于静止状态,则木块受到桌面静摩擦力的作用,大小为7 N,方向水平向左。
(2)将F1撤去后,由于F2小于最大静摩擦力,故木块仍然保持静止。由二力平衡知识知,木块受到的静摩擦力大小等于F2,即大小为6 N,方向水平向右。(3)撤掉F2后,由于F1大于最大静摩擦力,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为8 N,方向水平向左。答案:(1)7 N 水平向左 (2)6 N 水平向右 (3)8 N 水平向左
思维升华:求解摩擦力大小的方法(1)明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。(2)静摩擦力一般根据二力平衡来求。求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态,若物体处于减速或加速运动状态,则二力平衡不成立。(3)滑动摩擦力一般根据公式法计算,计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小、运动方向、接触面积、物体是否匀速运动无关,只取决于动摩擦因数和正压力的大小。
2.质量为2 kg的物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长3 cm,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长2 cm,已知弹簧的劲度系数为k=200 N/m,(g取10 N/kg)求:(1)物体所受的最大静摩擦力大小为多少?(2)物体和地板间的动摩擦因数。答案:(1)6 N (2)0.2
物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当其他力突然变化时,如果物体仍能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小或方向可能发生“突变”。
如图所示,当拉力F的大小为2 N时,物体静止且弹簧测力计对物体向右的拉力为8 N,则当拉力F增大为12 N时,物体仍静止,分析物体受地面的静摩擦力怎样变化。
提示:改变拉力前,物体处于静止状态,说明物体受到的静摩擦力大小为F′=(8-2) N=6 N,方向向左,同时说明物体与接触面间的最大静摩擦力至少为6 N。改变拉力大小后,物体仍不动,其所受的静摩擦力大小为F″=(12-8)N=4 N,此时静摩擦力的方向向右。
1.静摩擦力大小或方向可发生突变。2.静摩擦力突然变为滑动摩擦力。3.滑动摩擦力突然变为静摩擦力。可概括为“静—静”突变,“静—动”突变,“动—静”突变,其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。
(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上、质量为10 kg的木箱,木箱与水平地面间的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,可知( )
A.木箱所受的最大静摩擦力为Ffm=20 NB.木箱所受的最大静摩擦力为Ffm=21 NC.木箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.20D.木箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.21答案: BC解析:由图乙可知,木箱受到的最大静摩擦力为Ffm=21 N,A项错误,B项正确;当木箱运动后受到的是滑动摩擦力,大小为Ff=20 N,由Ff=μmg,解得μ=0.2,C项正确、D项错误。
3.如图,在研究摩擦力的实验中,通过向小桶中增加沙子来增大对小车的拉力F,小桶的质量忽略不计,则小物块A所受的摩擦力Ff随拉力F的变化关系是( )
解析:当F较小时,小车不动,与A之间是静摩擦力,随着F的增大而增大,当F达到最大静摩擦力后小车滑动,与A之间是滑动摩擦力,比最大静摩擦力稍小,之后F增大,但滑动摩擦力不变,故选项B正确。
对摩擦力认识的几个误区误区一:误认为只有静止的物体才受静摩擦力作用,滑动摩擦力一定产生于运动的物体间静摩擦力产生于两个相对静止的物体间,它们可能都运动;滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体间,它们中可能有一个物体静止。例如,汽车加速前进时,相对于车厢静止的箱子随汽车一起运动受到向前的静摩擦力;狗拉雪橇向前运动时,静止的地面受到滑动摩擦力。
误区二:误认为摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反实际上摩擦力与相对运动方向或相对运动趋势方向相反,与物体的运动方向可能相反,可能相同,还可能与物体的运动方向不在一条直线上。误区三:误认为物体间的压力越大,摩擦力就越大实际上滑动摩擦力、最大静摩擦力与物体间的压力有关,压力越大,则滑动摩擦力和最大静摩擦力就越大,而静摩擦力的大小与物体间的压力无关。
误区四:误认为摩擦力一定是阻力实际上摩擦力阻碍的是物体间的相对运动,摩擦力不一定是阻力,有可能是动力,如传送带就是利用摩擦力作为动力,将粮食由低处送到粮仓中。
如图所示,一辆汽车在平直公路上,车上有一木箱,试判断下列情况中,木箱所受摩擦力的方向,并说明摩擦力充当动力还是阻力。(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动);(2)汽车刹车时(二者无相对滑动);(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动);(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时;(5)汽车在匀速过程中突然加速,木箱在车上滑动时。
解析:(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时,假设二者的接触面是光滑的,则汽车加速时,木箱由于惯性要保持原有静止状态。因此它将相对于汽车向后滑动,而实际木箱没有滑动,说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势,所以,木箱受到向前的静摩擦力,此时静摩擦力是动力。(2)汽车刹车时,速度减小,假设木箱与汽车的接触面是光滑的,则木箱将相对汽车向前滑动,而实际木箱没有滑动,说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势,所以木箱受到向后的静摩擦力,此时静摩擦力是阻力。
(3)木箱随汽车一起匀速运动时,二者无相对滑动,假设木箱受水平向右的摩擦力,跟木箱接触的物体只有汽车,汽车最多能对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2),由二力平衡条件知:F1与G抵消,但没有力与F2抵消,不能做匀速直线运动,这与题意矛盾,所以假设错误,即木箱不受摩擦力。(4)汽车刹车,木箱相对于汽车向前滑动,易知木箱受到向后的滑动摩擦力,此时滑动摩擦力是阻力。(5)汽车在匀速过程中突然加速,木箱相对于汽车向后滑动,易知木箱受到向前的滑动摩擦力,此时滑动摩擦力是动力。
1.冰壶比赛的冰道表面覆盖着特制的微小颗粒。如图所示,比赛时运动员常在冰壶滑行的前方用冰刷快速擦刷冰面,使冰壶滑得更远。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ,受到的滑动摩擦力为Ff,则冰道被擦刷后 ( )
A.μ和Ff都增大 B.μ和Ff都减小C.μ增大,Ff减小D.μ减小,Ff增大解析:用冰刷快速擦刷冰面,能降低冰面的粗糙程度,即减小动摩擦因数μ;滑动摩擦力为Ff=μFN,FN=mg不变,即Ff减小。
2.如图所示,有一质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25 cm、15 cm、8 cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的摩擦力大小关系为( )A.Ff1>Ff2>Ff3B.Ff1=Ff2=Ff3C.Ff1
4.(2022·贵州贵阳高一期末)质量分别为5 kg和6 kg的木块A、B与水平地面间的动摩擦因数均为0.25。一轻弹簧夹在A、B之间,且与A、B相连,被拉伸了2 cm,该弹簧的劲度系数为400 N/m,整个系统处于静止状态。现用F=4 N的水平推力作用在木块A上,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则此时木块A、B所受摩擦力的大小分别为( )A.8 N,8 NB.4 N,8 NC.12 N,8 ND.12.5 N,15 N
人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教学ppt课件: 这是一份人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教学ppt课件,共11页。PPT课件主要包含了目标体系构建,课内互动探究,探究,探究,摩擦力大小的计算,探究,摩擦力的突变问题,课堂达标检测等内容,欢迎下载使用。
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