高三一轮复习专题--摩擦力
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高三地理:摩擦力问题专题复习资料本文档将为您提供高三地理摩擦力问题的专题复资料。
1. 摩擦力基本概念摩擦力是物体之间接触时所产生的一种力,阻碍物体相对运动的趋势。
它与物体之间的接触面积、表面粗糙度以及物体间施加的压力有关。
2. 摩擦力的类型2.1 静摩擦力(Fs):当物体间相对运动趋势为零时,两物体之间所产生的力。
2.2 动摩擦力(Fd):当物体间相对运动时,两物体之间所产生的力,其方向与物体的相对运动方向相反。
3. 摩擦力的计算公式3.1 静摩擦力公式:Fs ≤ μ * N其中,Fs为静摩擦力,μ为摩擦因数,N为物体所受的压力。
3.2 动摩擦力公式:Fd = μ * N其中,Fd为动摩擦力,μ为摩擦因数,N为物体所受的压力。
4. 摩擦力的影响因素4.1 物体之间的接触面积接触面积越大,摩擦力越大。
4.2 物体表面的粗糙度表面越粗糙,摩擦力越大。
4.3 施加在物体上的压力施加的压力越大,摩擦力越大。
5. 摩擦力的应用摩擦力在生活中有着广泛应用,例如:- 阻止滑动:人们行走时,鞋底与地面之间的摩擦力阻止人滑倒。
- 刹车:车辆制动时,刹车片与刹车盘之间的摩擦力减慢车辆速度。
- 物体运输:人们用绳索拉动大型物体时,绳索与物体之间的摩擦力使物体移动。
6. 摩擦力问题的解决方法6.1 减小摩擦力:可以采取以下方法减小摩擦力:- 平滑物体表面- 使用润滑剂6.2 增大摩擦力:可以采取以下方法增大摩擦力:- 增加物体表面粗糙度- 增加施加在物体上的压力希望这份摩擦力问题专题复习资料能对您的学习有所帮助。
祝您学业进步!。
练案[4]第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力一、选择题(本题共12小题,1~8题为单选,9~12题为多选)1.(2022·广东梅州二模)2022年春晚舞蹈《只此青绿》表演中,需要舞者两脚前后分开,以胯部为轴,上半身后躺,与地面近乎平行,在舞者缓慢后躺的过程中,下列说法不正确的是( A )A.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力B.舞者所受的支持力始终等于舞者的重力C.舞者越向下躺,重心越低D.舞者两脚间距越大,下弯时越稳定[解析]人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力与反作用力,选项A错误,符合题意;舞者缓慢后躺,可认为都是平衡状态,则舞者所受的支持力始终等于舞者的重力,选项B正确,不符合题意;舞者越向下躺,整个身体的重心越低,选项C正确,不符合题意;舞者两脚间距越大,重心越向下,下弯时越稳定,选项D正确,不符合题意。
2.(2022·陕西榆林市高三二模)一矿泉水瓶如图所示,其外壳是由食品级的弹性塑料制成的。
下列说法正确的是( C )A.手轻握矿泉水瓶时外壳发生的形变为非弹性形变B.手对矿泉水瓶的作用力是由矿泉水瓶的形变而产生的C.矿泉水瓶的瓶盖以及瓶身上的条纹是为了增大最大静摩擦力D.矿泉水瓶里的水对瓶底部的作用力与瓶底部对水的作用力是一对平衡力[解析]手轻握矿泉水瓶时外壳发生的形变在手离开瓶后还能恢复原状,为弹性形变,故A错误;手对矿泉水瓶的作用力是由手的形变而产生的,故B错误;矿泉水瓶的瓶盖以及瓶身上的条纹,增加了瓶盖和瓶身的粗糙程度,手握瓶时可以增大最大静摩擦力,故C正确;矿泉水瓶里的水对瓶底部的作用力与瓶底部对水的作用力是一对相互作用力,故D错误。
3.(2023·重庆南开中学高三阶段练习)艺术课上,老师将学生们的剪纸作品进行展出时,用磁铁将剪纸作品吸在竖直的磁性黑板上,下列关于各物体的受力情况正确的是( D )A.磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对平衡力B.磁铁对剪纸的压力是由于剪纸发生形变引起的C.黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小相等D.磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等[解析]磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对相互作用力,故A 错误;由弹力产生的条件可知:磁铁对剪纸的压力是由于磁铁发生形变引起的,故B错误;由图可知,三块磁铁对剪纸的压力与黑板对剪纸的支持力相等,黑板对剪纸的摩擦力大小等于剪纸与磁铁的重力之和,而磁铁对剪纸的摩擦力大小等于磁铁的重力,可得磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等,由力的合成知:黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小不相等,故D 正确,C错误。
高考物理一轮复习知识点:摩擦力公式
高一高二的同学忙着准备期中考试的时候,高三的同学们正在进行紧张的高考前地理论复习,下面是准备的高考物理一轮复习知识点:摩擦力公式欢迎大家点击参考!
(1)滑动摩擦力:f=N
说明:a、N为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b、为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关.
(2)静摩擦力:由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.
大小范围:Of静fm(fm为最大静摩擦力,与正压力有关) a、摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。
b、摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。
c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。
上面的摩擦力的公式大全,汇总了高中物理摩擦力的所有公式,对大家的高中物理的学习非常有帮助作用。
总结:以上就是高考物理一轮复习知识点:摩擦力公式的全
部内容,请大家认真阅读,巩固学过的知识,小编祝愿同学们在努力的复习后取得优秀的成绩!。
一.要点精讲1.静摩擦力的有无及方向的判断方法静摩擦力的方向总是与相对运动趋势的方向相反,这时的相对不是相对地面,而是该静摩擦力的施力物体与受力物体间的“相对”。
(1)假设法(2)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。
(3)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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
2.静摩擦力大小的计算方法(1)最大静摩擦力F max的计算:最大静摩擦力F max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F max=μF N。
(2)一般静摩擦力的计算:一般静摩擦力F的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面间相互挤压的弹力F N无直接关系,因此F具有大小、方向的可变性。
对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。
3.滑动摩擦力方向的判定滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,这时的相对不是相对地面,而是该滑动摩擦力的施力物体与受力物体间的“相对”。
4. 滑动摩擦力大小的计算方法可用公式F f=μF N计算,注意对物体间相互挤压的弹力F N的分析,并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。
5.求解摩擦力时的注意事项(1)首先分清摩擦力的性质:静摩擦力或滑动摩擦力。
常见的错误是把静摩擦力当成滑动摩擦力,认为其大小随压力变化。
(2)应用滑动摩擦力的计算公式F f=μF N时,注意动摩擦因数μ,其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关,F N为两接触面间的正压力,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,与接触面面积的大小也无关。
(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反,但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。
第2节摩擦力1.静摩擦力(1)定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时的摩擦力。
(2)产生条件:接触面粗糙;接触处有弹力;两物体间有相对运动趋势。
①物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态。
②实际最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
(3)方向:沿两物体的接触面,与相对运动趋势的方向相反。
(4)大小:0<F≤ Fmax 。
2.滑动摩擦力(1)定义:一个物体在另一个物体表面滑动时,受到另一物体阻碍它们相对滑动的力。
(2)产生条件:接触面粗糙;接触处有弹力;两物体间有相对运动。
(3)方向:沿两物体的接触面,与相对运动的方向相反。
(4)大小:F=μF N,μ为动摩擦因数,其值与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。
①F N的大小不一定等于物体的重力,等于重力是特殊情况。
②μ的大小与物体间接触面积的大小、相对运动速度的大小都无关。
[深化理解]1.区分物体间存在静摩擦力还是滑动摩擦力,要看物体间是有相对运动趋势还是有相对运动。
2.滑动摩擦力的大小可由公式F=μF N计算,而静摩擦力的大小一般不能用F=μF N计算。
[基础自测]一、判断题(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。
(√)二、选择题1.[粤教版必修1 P74 T9](多选)关于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )A.滑动摩擦力与物体的重力成正比B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反C.滑动摩擦力总是阻碍着物体间的相对运动D.滑动摩擦力可能是动力解析:选CD 滑动摩擦力与接触面间的压力成正比,A错误;滑动摩擦力总是与物体间的相对运动方向相反,阻碍着物体间的相对运动,但滑动摩擦力可能是动力,与物体的运动方向相同,故B错误,C、D正确。
重庆市合川瑞山中学“121”行知品质课堂导学案第2章相互作用第2课时摩擦力一,导学要求【考纲要求】1 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力为Ι级要求2 会应用摩擦力产生的条件分析摩擦力的有无及方向3 能应用假设法,状态法,平衡法,转换法计算摩擦力的大小二、导学过程(一)温故知新(1)摩擦力的产生过手练习:1.关于摩擦力与压力的关系,下列说法中正确的是( )A.有压力一定有摩擦力B.有压力不一定有摩擦力C.有摩擦力一定有压力D.同一接触面上的压力和摩擦力的方向相同2. 关于产生摩擦力的条件,下列说法中正确的是( )A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在B.相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在C.只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用D.只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用(2)摩擦力的三要素过手练习;1.如图所示,水平面上有一重40N的物体,受到F1=12N和F2=6N的水平力作用而保持静止。
已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求:(1)此时物体所受的摩擦力的大小和方向?(2)若将F1撤去后,物体受到的摩擦力的大小和方向?(3)若将F2撤去后,物体受到的摩擦力的大小和方向?2.如图3所示,质量为m、带电量为+q的小物体,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,粗糙挡板ab的宽度略大于小物体厚度.现给带电体一个水平向右的初速度,试分析带电体所受摩擦力的情况.种类条件1 条件2 条件3 备注滑动摩擦力接触面粗糙接触面上有压力有相对于接触的物体的运动①两者可以转化②三个条件同时满足静摩擦力接触面粗糙接触面上有压力有相对于接触的物体的运动的趋势三要素滑动摩擦力静摩擦力大小F=μF N有最大值,无具体公式,由力学知识求解方向与相对(接触的物体面)运动方向相反,不是与物体运动方向相反与相对(接触的物体面)运动趋势方向相反,不是与物体运动方向相反作用点与接触面相切,与压力方向垂直与接触面相切,与压力方向垂直图3ab3. (多选)如右图所示,两木块A、B叠放在水平桌面上,现以水平拉力F拉B 没有拉动,则以下列说法正确的是( )A.A、B间不存在摩擦力作用B.A、B间有静摩擦力作用C.B与桌面间不存在静摩擦力作用D.若撤去外力F后,则A与B、B与桌面间都没有摩擦力总结:摩擦力的通性①产生加速度②维持物体平衡③做功④遵守力学定律(牛顿三定律,两定理,两定律,)(二)学而知困解惑悟道综合应用1.重叠类模型方法;1.如图所示,质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行,长木板放在水平地面上一直处于静止状态。
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F f=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F f=μF N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;F N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F f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=F f2mg cos θ1C .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F f2,则F f2=mg sin θ1,刚滑动时有F f1=μmg cos θ1,则μ=F f1mg cos θ1,由题图知F f1<F f2,即μmg cos θ1<mg sin θ1,解得μ<tan θ1,故选项A 、B 错误;当木板与地面的夹角为θ2时,木块受到的摩擦力为零,则木块只受重力作用,但此时速度不是零,木块不做自由落体运动,做初速度不为零、加速度为g 的匀加速运动,故选项C 错误;对木块,根据牛顿第二定律有:mg sin θ-μmg cos θ=ma ,则a =g sin θ-μg cos θ,则木板由θ1转到θ2的过程中,随着θ的增大,木块的加速度a 增大,即速度变化越来越快,故选项D 正确.例4 如图所示,物体A 、B 置于水平地面上,与地面间的动摩擦因数均为μ,物体A 、B 用一跨过光滑轻质动滑轮的细绳相连,现用逐渐增大的力向上提升滑轮,某时刻拉A 物体的绳子与水平面的夹角为53°,拉B 物体的绳子与水平面的夹角为37°,此时A 、B 两物体刚好处于平衡状态,则A 、B 两物体的质量之比m A m B为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)( )A.4μ+33μ+4B.3μ+44μ+3C.4μ-33μ-4D.3μ-44μ-3答案 A解析 设绳中张力为F ,对A 由平衡条件可得F cos 53°=μ(m A g -F sin 53°),对B 由平衡条件可得F cos 37°=μ(m B g -F sin 37°),联立解得m A m B =4μ+33μ+4,选项A 正确.考点二摩擦力的突变问题分析摩擦力突变问题的方法(1)分析临界状态,物体由相对静止变为相对运动,或者由相对运动变为相对静止,或者受力情况发生突变,往往是摩擦力突变问题的临界状态.(2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况,做好各阶段摩擦力的分析.考向1“静—静”突变物体在静摩擦力和其他力的共同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.例5(2022·福建三明市质检)如图所示,质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的拉力为5 N时,物体A与小车均处于静止状态.若小车以1 m/s2的加速度向右运动,则(g=10 m/s2)()A.物体A相对小车向右运动B.物体A受到的摩擦力减小C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体A受到的弹簧的拉力增大答案 C解析由题意得,物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力F fm≥5 N,小车加速运动时,假设物体A与小车仍然相对静止,则物体A所受合力F合=ma=10 N,可知此时小车对物体A 的摩擦力为5 N,方向向右,且为静摩擦力,所以假设成立,物体A受到的摩擦力大小不变,故选项A、B错误,C正确;弹簧长度不变,物体A受到的弹簧的拉力大小不变,故D错误.考向2“静—动”突变物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持相对静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力.例6(多选)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(调节力传感器高度可使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平),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沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的图像如图乙,则结合该图像,下列说法正确的是()A.可求出空沙桶的重力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)答案ABC解析t=0时刻,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,由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N,A选项正确;t=50 s时静摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5 N,同时小车启动,说明沙子与沙桶总重力等于3.5 N,此时摩擦力突变为滑动摩擦力,滑动摩擦力大小为3 N,B、C选项正确;此后由于沙子和沙桶总重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N,故50 s后小车将做匀加速运动,D选项错误.考向3“动—静”突变在滑动摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不再受滑动摩擦力作用,滑动摩擦力“突变”为静摩擦力.例7如图所示,斜面体固定在地面上,倾角为θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力F f随时间变化的图像是下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2)()答案 B解析滑块上滑过程中受滑动摩擦力,F f=μF N,F N=mg cos θ,联立得F f=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 cos θ,滑块静止,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F f′=mg sin θ,代入数据可得F f′=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.考向4“动—动”突变在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后,如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止,则物体将受滑动摩擦力作用,且其方向发生反向.例8(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面间的夹角为θ,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<tan θ,选沿传送带向下为正方向,则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是()答案BD解析当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度a=g sin θ+μg cos θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ<tan θ,即μmg cos θ<mg sin θ,所以速度能够继续增大,此时滑动摩擦力的大小不变,而方向突变为向上,a=g sin θ-μg cos θ,加速度变小,则v-t图像的斜率变小,所以B、D正确.摩擦力突变问题注意事项1.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,相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值.2.研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点.课时精练1.如图,手握一个水瓶,处于倾斜静止状态,以下说法正确的是()A.松手时瓶容易滑下,是因为手和瓶之间动摩擦因数变小B.增大手的握力,瓶更难下滑,是因为瓶受的摩擦力增大C.保持瓶静止时的倾斜程度不变,增大握力,手对瓶的摩擦力不变D.手握瓶竖直静止时与倾斜静止时,瓶受到的摩擦力大小相等答案 C解析松手时瓶容易滑下,是因为手和瓶之间的最大静摩擦力减小,接触面的粗糙程度没有变化,动摩擦因数不变化,A错误;倾斜静止时,如图甲,增大手的握力,只要瓶子不下滑,则F f=mg cos θ,当增大手的握力时只是增大了最大静摩擦力,静摩擦力并没有变化,B错误,C正确;手握瓶竖直静止时,如图乙,则F f′=mg,倾斜静止时F f=mg cos θ,D错误.2.如图所示,一同学站在木板上用力向右推木箱,该同学的脚与木板之间没有相对运动.若地面与木板、木箱之间均是粗糙的,下列说法正确的是()A.若木箱静止,木板向左运动,则地面对木板的摩擦力方向向右,对木箱没有摩擦力B.若木板静止,木箱向右运动,则地面对木板的摩擦力方向向右,对木箱的摩擦力方向向左C.若木板、木箱均静止,地面对木箱和木板均没有摩擦力D.若木箱向右运动,木板向左运动,则地面对木板的摩擦力方向向左,对木箱的摩擦力方向向右答案 B解析 若木箱静止,木板向左运动,则地面对木板的滑动摩擦力方向向右,对木箱有向左的静摩擦力,选项A 错误;若木板静止,木箱向右运动,则地面对木板的静摩擦力方向向右,对木箱的滑动摩擦力方向向左,选项B 正确;若木板、木箱均静止,地面对木箱有向左的静摩擦力,地面对木板有向右的静摩擦力,选项C 错误;若木箱向右运动,木板向左运动,则地面对木板的滑动摩擦力方向向右,对木箱的滑动摩擦力方向向左,选项D 错误.3.如图所示,A 、B 两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B 受到的摩擦力( )A .方向向左,大小不变B .方向向左,逐渐减小C .方向向右,大小不变D .方向向右,逐渐减小答案 A解析 对A 、B 整体受力分析如图所示,滑动摩擦力F f 使整体产生加速度a ,a =μg 不变(μ为A 与水平面间的动摩擦因数),对B 受力分析知,B 所受静摩擦力F f 静=m B a =μm B g ,大小不变,方向向左,故A 对,B 、C 、D 错.4.如图所示,物块A 放在倾斜的木板上,木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块与木板间的动摩擦因数为( )A.12B.32C.22D.52答案 C解析 由题意可以判断,木板的倾角α为30°时物块静止,所受摩擦力为静摩擦力,由沿斜面方向二力平衡可知其大小为mg sin 30°;木板的倾角α为45°时物块滑动,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为μmg cos 45°,由二者相等可得物块与木板间的动摩擦因数为μ=22,故选C.5.(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F 2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图所示.现分别测出了弹簧的弹力F 1、拉力F 2和木块的重力G ,则以下结论正确的是( )A .木块受到竖直向下的滑动摩擦力B .木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑C .木块与墙壁之间的动摩擦因数为F 2F 1D .木块与墙壁之间的动摩擦因数为F 2+G F 1答案 BD解析 木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力,阻碍木块下滑,A 错误,B 正确;分析木块受力如图所示,由平衡条件可得:F N =F 1,F f =G +F 2,又F f =μF N ,以上三式联立可解得:μ=G +F 2F 1,故C 错误,D 正确.6.(2022·浙江金华市质检)如图所示,A 、B 两物体静止在粗糙水平面上,其间用一根轻弹簧相连,弹簧的长度大于原长.若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F 向右拉物体B ,直到A 即将移动,此过程中,地面对B 的摩擦力F 1和对A 的摩擦力F 2的变化情况是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )A .F 1先变小后变大再不变B .F 1先不变后变大再变小C .F 2先变大后不变D .F 2一直在变大答案 A解析 因在施加拉力F 前,弹簧处于伸长状态,此时地面对A 的摩擦力水平向左,地面对B 的摩擦力水平向右,对B 施加水平向右的拉力后,随着F 的增大,物体B 受的摩擦力先水平向右逐渐减小,再水平向左逐渐增大,当B 相对地面向右运动后,物体B 受地面的摩擦力不再变化,而在物体B 运动之前,物体A 受地面的摩擦力水平向左,大小不变,当B 向右运动后,随弹簧弹力的增大,物体A 受到的摩擦力逐渐增大,综上所述,选项A 正确,B 、C 、D 错误.7.(多选)如图所示,用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t=0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻,F减小为零.物体所受的摩擦力F f随时间t变化的图像可能是()答案AD解析由题意可知,开始物体做匀速运动,从t=0时刻,拉力F开始均匀减小,t1时刻拉力减小为零,出现的摩擦力有两种可能,一种是当拉力为零时,物体仍在滑动,则受到的一直是滑动摩擦力,即大小一直不变,A正确;另一种是当拉力为零前,物体已静止,则物体先受到滑动摩擦力,后受到静摩擦力,滑动摩擦力大小不变,而静摩擦力的大小与拉力相等,摩擦力变为静摩擦力时拉力大小小于滑动摩擦力大小,D正确,B、C错误.8.(多选)如图所示,斜面体固定在水平地面上,一物块静止在斜面上,物块上端连接一轻弹簧,现用沿斜面向上、大小为F=kt的拉力拉轻弹簧的上端,则弹簧的弹力F′、物块受到的摩擦力F f随时间变化的图像正确的是(时间足够长,斜面足够长,设沿斜面向上为正方向,物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()答案AD解析弹簧的弹力始终等于拉力F,即F′=kt,故A正确,B错误;物块开始受到的是静摩擦力,且大小为mg sin α,方向向上,在拉力F增大的过程中,静摩擦力的大小变化满足F+F f=mg sin α,随着F的增大,静摩擦力先向上均匀减小到零,再向下均匀增大,当增大到等于最大静摩擦力时,再增大拉力,摩擦力变为滑动摩擦力,大小就保持恒定,故C错误,D正确.9.(2022·云南民族中学高三月考)如图,位于水平桌面上的物块P,通过跨过轻质定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的,已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都为μ,两物块的质量都是m,不计滑轮的摩擦,重力加速度为g,若用一水平向右的力F拉P使其做匀速运动,则在Q未离开P上表面时,F的大小为()A.4μmg B.3μmgC.2μmg D.μmg答案 A解析对Q物块,设跨过定滑轮的轻绳拉力为F T,木块Q与P间的滑动摩擦力F f=μmg,根据共点力平衡条件有F T=F f,则得:F T=μmg;对木块P受力分析,P水平方向受到拉力F,轻绳的拉力F T,Q对P向左的摩擦力F f,地面对P向左的摩擦力F f′,根据共点力平衡条件,有F=F f+F f′+F T,地面对P物体向左的摩擦力:F f′=μ·2mg,联立解得:F=4μmg,故选A.10.如图所示,完全相同的A、B两物体放在水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,每个物体重G=10 N,设物体A、B与水平地面间的最大静摩擦力均为F max=2.5 N.若对A施加一个向右的由0均匀增大到6 N的水平推力F,有四位同学将A物体所受到的摩擦力F f A随水平推力F的变化情况在图中表示出来.其中表示正确的是()答案 D解析推力F由0均匀增大到2.5 N,A、B均未动,由平衡条件知F f A由0均匀增大到2.5 N;推力F由2.5 N增大到5 N,F f A=2.5 N;推力F由5 N增大到6 N,A处于运动状态,F f A=μG =2 N,故D项正确.11.现代的激光打印机都是自动进纸的,有一种进纸原理如图所示.进纸槽里叠放有一叠白纸,进纸时滚轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,并沿逆时针方向匀速转动,确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1,白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2.不考虑静电力的影响,下列说法正确的是( )A .滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向左B .若μ1<μ2则打印机不能实现自动进纸C .除最上面第一、二张白纸外越向下白纸之间的摩擦力越大D .进纸过程中除最上面第一、二张白纸外其他纸之间均没有摩擦力答案 B解析 第一张纸受到滚轮的静摩擦力与滚轮的运动方向相同,即受到滚轮的摩擦力向右,故A 错误;若要自动进纸,则滚轮与白纸之间的最大静摩擦力要大于第一张纸与第二张纸间的滑动摩擦力,则有μ1>μ2,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F fm =μ2·(2mg +F ),而第二张纸受到的第一张纸的滑动摩擦力为F f =μ2(mg +F )<F fm ,则第一张纸与第二张纸之间存在滑动摩擦力,第二张纸以下的纸张均受到静摩擦力,大小均等于F f =μ2(mg +F ),故C 、D 错误.12.一长方形木板放置在水平地面上,在长方形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,挡板与木板不接触.现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度v 运动,同时长方形木板以大小相等的速度向左运动,木板的运动方向与竖直挡板垂直,已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,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( )A .0 B.22μ1μ2mg C.12μ1μ2mg D.2μ1μ2mg答案 B解析物块沿运动方向受挡板的摩擦力F f1=μ1F N,因物块沿挡板运动的速度的大小等于木板的运动速度的大小,故物块相对木板的速度方向与挡板成45°角,物块受木板的摩擦力为F f2=μ2mg,其方向与挡板成45°角,如图,则物块与挡板之间的正压力F N=μ2mg cos 45°=2 2μ2mg,故挡板对物块的摩擦力大小为F f1=μ1F N=22μ1μ2mg,故B正确.。
高三一轮复习 摩擦力问题专题何涛 2015.9.122[重点难点提示]摩擦力问题既是进行物体受力分析的重点,又是力学计算的难点和关键.因此,弄清摩擦力产生的条件和方向的判断,掌握相关的计算规律,抓住它的特点,并正确分析、判断它的作用效果,对于解决好跟摩擦力相关的各种力学问题具有非常重要的意义. 在对物体所受的摩擦力进行分析时,由于摩擦力存在条件的“复杂性”,摩擦力方向的“隐蔽性”及摩擦力大小的“不确定性”,使得对问题的研究往往容易出错.摩擦力的大小在确定摩擦力的大小之前,必须先分析物体的运动状态,判断是滑动摩擦力,还是静摩擦力.1.摩擦力的产生条件:①两物体必须接触;②接触处有形变产生;③接触面是粗糙的;④接触物体间有相对运动或相对运动趋势。
2.摩擦力大小的计算:滑动摩擦力的计算公式为f =μN ,式中μ为滑动摩擦系数,N 为压力。
需要注意的是:滑动摩擦系数与材料的表面性质有关,与接触面大小无关,一般情况下,可以认为与物体间的相对速度无关。
在滑动摩擦系数μ未知的情况下,摩擦力的大小也可以由动力学方程求解。
静摩擦力的大小:除最大静摩擦力外,与正压力不成正比关系,不能用某个简单公式来计算,只能通过平衡条件或动力学方程求解。
在一般计算中,最大静摩擦力的计算与滑动摩擦力的计算采用同一公式,即 f m =μN ,并且不区别静摩擦系数与滑动摩擦系数。
而实际上前者要稍大于后者。
3.摩擦力的方向:沿接触面的切线方向,并和相对运动或相对运动趋势方向相反。
需要注意的是:物体所受摩擦力方向可能与物体运动方向相同,也可能相反;摩擦力可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力可以做正功,也可以做负功或不做功。
滑动摩擦力的功要改变系统的机械能,损失的机械能将转化为物体的内能。
而静摩擦力的功不会改变系统的机械能,不能将机械能转化为内能。
4.摩擦力做功特点:静摩擦力做功:可以做正功、负功或不做功;一对相互作用的静摩擦力做功代数和为0。
(故静摩擦力不损失系统机械能)滑动摩擦力做:可以做正功、负功或不做功;一对滑动摩擦力做功代数和不为0,且为f s -∆,s ∆为相对位移。
类型一 静摩擦力的大小、方向如图所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P 、Q 用轻绳连接并跨过定滑轮(不计滑轮的质量和摩擦),P 悬于空中,Q 放在斜面上,均处乎静止状态.当用水平向左的恒力推Q 时,P 、Q 仍静止不动,则( ).A.Q 受到的摩擦力一定变小B.Q 受到的摩擦力一定变大C.轻绳上拉力一定变小D.轻绳上拉力一定不变分析与解答::物体P 始终处于静止状态,则绳上拉力恒等于物体P 的重力,不会发生变化,所以D 选项正确.未加F 时,物体Q 处于静止状态,Q 所受静摩擦力方向不确定,PQθ设斜面倾角为α,则有T pF m g=,sinT f QF F m gθ+=,即sinf Q pF m g m gθ=-,当sinQ pm g m gθ>时,fF方向沿斜面向上,再加水平向左的的推力F,fF可能变小,fF可能反向变大;当sinQ pm g m gθ=时,fF=0,再加水平向左的推力F,sinQ pm g m gθ=变大,当sinQ pm g m gθ<时,fF方向沿斜面向下,再加水平向左的推力F,fF变大.综合得物体Q受到的静摩擦力可能变小,可能变大,A、B选项均错误.答案为D变式1 如图所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q之间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2。
当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为:A.0; B. μ1mgcosθ;C.μ2mgcosθ;D. (μ1+μ2)mgcosθ;分析与解答::当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为:a=gsinθ-μ2gcosθ.因为P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,不能用公式f Nμ=求解。
对物体P运用牛顿第二定律得:mgsinθ-f=ma,所以求得:f=μ2mgcosθ.答案为C。
变式2 长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图所示.铁块受到摩擦力f木板倾角α变化的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小):分析与解答:本题应分三种情况进行分析:1. 当0 ≤α<arctanμ(μ为铁块与木板间的动摩擦因数)时,铁块相对木板处于静止状态,铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面(斜面)方向分力大小相等,即f= mg sinα,α=0时,f = 0;f随α增大按正弦规律增大.2.当α= arctanμ时处于临界状态,此时摩擦力达到最大静摩擦,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小.3. 当arctanμ<α≤900时,铁块相对木板向下滑动,铁块受到滑动摩擦力的作用,根据摩擦定律可知f = μF N =μmg cosα,f随α增大按余弦规律减小.答案为C变式3 a、b、c三个物体,均重30N,静止叠放在水平地面上,如图所示。
各个接触面之间的滑动摩擦系数均为0.2。
现用两个水平力F1=10N,F2=15N,分别作用于b和c上,方向相反。
则地面对物体c,c对b,b对a的摩擦力是:A. 15N,5N,5NB. 15N,10N,ONC. 5N,10N,OND. 5N,10N,10N分析与解答:判断三个相关联的物体间的摩擦力是否存在,是静摩擦力还是滑动摩擦力以及摩擦力的方向是一个难点,能否化难而易,取决于正确选择对象的突破口。
以b与c的接触面作为切人点,a、b作为一个整体,重为60N,则物体c所受a、b对它的正压力为N =60N,如物体b、c有相对滑动,则滑动摩擦力人f1=μN =0.2×60N=l2N 此值大A B C D于F 1=10N ,所以在F 1的作用下,物体b 不可能在物体c 的表面上滑动。
那么在力F 2的作用下,物体c 有没有可能在地面上产生滑动呢?用同样的办法可以估计出物体c 与地面的滑动摩擦力f 2=0.2×90N =18N ,大于F 2,所以物体c 不可能沿地面滑动,三物体保持相对静止。
所以,物体b 与物体a 间静摩擦力为零。
物体c 对物体b 的滑动摩擦力为f b =F 1=10N ,方向向左。
地面对物体c 的静摩擦力为f c = F 2-f b =5N ,方向向右。
答案为C变式4 如图所示,跨过定滑轮的轻绳两端分别系着物体A 和B ,物体A 放在倾角为θ的斜面上,已知A 物体质量为m ,A 物体与斜面间的最大静摩擦力是与斜面间弹力的μ倍(μ< tan θ),滑轮摩擦不计,物体A 要静止在斜面上,物体B 质量的取值范围为多少?在A 静止的前提下,斜面体与地面间的摩擦情况又如何?分析与解答:先以B 为研究对象,若A 处于将要上滑的临界状态有:T = m B g再以A 为研究对象,若A 处于将要上滑的临界状态有:T 1 = f m + mg sin θ T 1 = T 而f m =μNN = mg cos θ得:m B = m (sin θ+μcos θ)同理,若A 处于将要下滑的临界状态则有:T 2 = f m + mg sin t ∆ T 2 = T得:m B = m (sin –μcos θ) m (sin –θcos θ)≤m B ≤m (sin θ+μcos θ) 在A 静止的前提下,A 和滑轮支架对斜面体的总作用力竖直向下,A 、B 和斜面C 整体对地面只有向下的压力,地面与C 间无摩擦力.变式5 如图所示,物体P 左边用一根轻弹簧和竖直墙相连,放在粗糙水平面上,静止时弹簧的长度大于原长。
若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F 向右拉P ,直到把P 拉动。
在P 被拉动之前的过程中,弹簧对P 的弹力N 的大小和地面对P 的摩擦力f 的大小的变化情况是A .N 始终增大,f 始终减小B .N 先不变后增大,f 先减小后增大C .N 保持不变,f 始终减小D .N 保持不变,f 先减小后增大 分析与解答:拉动之前弹簧伸长量始终没变,因此弹力大小不变;静摩擦力是被动力,开始方向向右,当水平力F 增大时,摩擦力先减小,减小到零后,F 再增大,P 就有向右滑动的趋势了,因此摩擦力向左,且逐渐增大到最大值。
答案为D【方法概述】静摩擦力的分析要注意三性:(1)隐蔽性:静摩擦力方向虽然总是阻碍相对运动趋势,但相对运动趋势往往不容易确定,一般要用假设法去推理分析.(2)被动性:静摩擦力大小没有确定的计算公式,是因为其大小往往需要由其它外力和运动状态一起来决定,或其它外力跟静摩擦力的合力决定物体的运动状态.一般需要根据牛顿第二定律或平衡条件确定.(3)可变性:静摩擦力的大小和方向一般根据牛顿第二定律或平衡条件确定.只要其大小在0m f f <≤范围内,当其它外力变化,或运动状态有所变化时,静摩擦力的大小和方向会作相应的变化. 类型二 滑动摩擦力的大小、方向。
P F为了测定小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计了如下的实验.在小木板上固定一个弹簧测力计(质量不计),弹簧测力计下端吊一个光滑小球,将木板连同小球一起放在斜面上,如图所示.用手固定住木板时,弹簧测力计的示数为F 1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧测力计的示数为F 2,测得斜面倾角为θ,由测得的数据可求出木板与斜面间的动摩擦因数是多少?分析与解答:用手固定住木板时,对小球有 F 1=mgsinθ木板沿斜面下滑时,对小球有 mgsinθ-F 2=ma木板与小球一起下滑有共同的加速度,对整体有(M +m )gsinθ-F f =(M +m )aF f =μ(M +m )gcosθ 得:θμtan 12F F = 变式1 如图所示,质量为m 的物体放在水平放置的钢板C 上,与钢板的动摩擦因素为μ。
由于受到相对于地面静止的光滑导槽A 、B 的控制,物体只能沿水平导槽运动。
现使钢板以速度V 1向右匀速运动,同时用力F 拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度V 2沿导槽匀速运动,求拉力F 大小。
分析与解答::物体相对钢板具有向左的速度分量V 1和侧向的速度分量V 2,故相对钢板的合速度V 的方向如图所示,滑动摩擦力的方向与V 的方向相反。
根据平衡条件可得:F=fcosθ=μmg 22212V V V +从上式可以看出:钢板的速度V 1越大,拉力F 越小。
【方法概述】滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的方向相反。
所谓相对运动方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该参照物运动的方向。
当研究对象参与几种运动时,相对运动方向应是相对接触物体的合运动方向。