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2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第3章相互作用-力3.2摩擦力(11)课件

ppt 2022-09-05 09:00:09 39页
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摩 擦 力\n一、摩擦力产生的条件在弹力产生条件的基础上再加两个条件:①有相对运动(或相对运动的趋势);②接触面不光滑.\n【例1】如图所示,A、B两物块叠放在一起,两者保持相对静止,一起向右做匀加速运动,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\n【解析】隔离B,受到向下的重力、向上的支持力、水平向右的静摩擦力,根据牛顿第二定律,有fAB=mBa,其中a为恒量,大小方向均不变,故B受摩擦力向右,大小不变.【答案】C【学法指导】所谓“相对运动”或“相对运动趋势”是以相互接触的有摩擦力f作用的二物体之一作为参考系.研究另一物体相对它的运动方向不能选地球或第三者作为参考系.如本题若以地球为参考系,认为摩擦力的方向向左,即与运动的方向相反,显然有悖摩擦力方向的定义.M对m的f:只能选M为参考系,m对M的f′:只能选m为参考系.\n【名师点拨】弹力和摩擦力都属于接触力,在受力分析中有重要应用.为防止分析漏力,需到接触处去找力.这是一种有效的防漏力的方法.具体应用在“受力分析专题”一节.\n二、摩擦力的方向总是阻碍物体间相对运动或相对运动的趋势,即摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,并沿接触面的切面.注意不是运动方向.\n【例2】下列关于摩擦力的说法正确的是()A.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速B.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速C.作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速D.作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速\n【解析】作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速,作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速,选项C、D正确,选项A、B错误.【答案】CD【学法指导】摩擦力并不总以阻力的形式出现,有时也可作动力,如子弹水平打击静止在光滑水平面上的木块,木块受的滑动摩擦力为动力.摩擦力的方向与物体运动方向不一定在同一直线上,其方向可与v同向、反向或垂直.\n三、两种常见的摩擦力1.静摩擦力(1)大小:计算静摩擦力的大小,要根据物体的存在状态来分析,千万不能用f=μN求解静摩擦力,静摩擦力与压力N不成正比(最大静摩擦力另有讨论).\n【例3】如图所示用水平方向的力F将重为G的木块压在竖直墙壁上,使木块保持静止,下列判断正确的是()A.由木块静止可知F<GB.由木块静止可知F=GC.如果F增大,木块与墙间的f静增大D.如果压力F增大,木块与墙间f静不变\n【解析】“静止”说明木块平衡,应有f静=G,f静与F无关,故选D项.【答案】D\n(2)方向:静摩擦力最显著的特点为不定值,有范围0≤f≤fmax.正因如此,其方向也随外界条件的变化而变化.\n【例4】如图所示,位于斜面上的木块M,在沿斜面向上的力F的作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力的()A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F\n【解析】当mgsinα>F时,f方向沿斜面向上.当mgsinα<F时,f方向沿斜面向下.当mgsinα=F时,f=0.当mgsinα=2F时,f=F.故A、B、C、D项都可能.【答案】ABCD\n(3)最大静摩擦力fmax:fmax是定值,等于使物体刚开始运动的最小外力.计算式fmax=μ0N,其中μ0为最大静摩擦系数,最大静摩擦力在接触面情况一定的条件下与压力成正比.一般地fmax>f滑.\n【例5】如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉木块直到沿桌面运动,在此过程中,木块所受到的摩擦力f的大小随拉力F的大小变化的图象(如下图)正确的是()\n【解析】当拉力F=0时,桌面对木块没有摩擦力,f=0,当木块受到水平拉力F较小时,木块仍保持静止,但有相对桌面向右运动的趋势,桌面对木块产生向左的静摩擦力,随着水平拉力F不断增大,木块向右运动的趋势也逐渐增强,桌面对木块的静摩擦力也相应增大,直到水平拉力F足够大时,木块开始滑动,此时桌面对木块的静摩擦力达到最大值fmax,在这个过程中,由平衡条件可知,桌面对木块的摩擦力f始终与拉力等大反向,即随着F的增大而增大,f=F,体现在图象上,直线倾角α=45°.\n木块滑动后,桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力,f滑<fmax,由f滑=μN,可知滑动摩擦力不变,应选D项.【答案】D\n2.滑动摩擦力(1)大小:滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比.公式:f=μN,f表示滑动摩擦力的大小,N表示压力的大小,μ为动摩擦因数.\n【名师点拨】N并不总等于物体的重力,它的求解需要结合物体的运动状态和受力综合分析.\n(2)动摩擦因数的特点:动摩擦因数μ与接触面的材料、接触面的粗糙情况有关.\n静摩擦力的求解,依据物体所处的状态,一般有两种方法:①平衡法,②动力学法.一、平衡法平衡法的理论依据:物体处于平衡状态时,合外力为零,故可用平衡状态的原理求解.问题特征:此种情况,物体对地处于静止状态.\n【例1】如图所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,∠ABC=α,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块静止不动,则摩擦力的大小为________.\n【解析】物块ABC在四个力的作用下平衡,如图所示,所以在竖直方向,有f=mg+Fsinα.【答案】mg+Fsinα\n二、动力学法牛顿运动定律法的理论依据:当物体处于非平衡状态时,产生加速度,而加速度的产生与物体所受合外力相对应,故有F合=ma.问题特征:此种情况往往出现在连接体问题中,物体间“相对静止”.\n【例2】如图所示,叠加体A、B放在光滑地面上,mA=8kg,mB=2kg,当F=50N时,A、B相对静止,求A、B间的摩擦力.\n【答案】40N\n【学法指导】千万不能用f=μN求解静摩擦力,因静摩擦力随外界条件变化而不同.静摩擦力有范围0~fmax,f=μN是滑动摩擦力的专用公式,最大静摩擦力的计算公式是fmax=μmaxN,其中μmax是最大静摩擦系数,高中范围内不研究最大静摩擦力的公式涉及到的计算.\n一、自行车前后轮的受力判断相对运动趋势的方向的方法:假设接触面光滑,看物体将如何相对运动.\n【例1】(创新题)人在蹬自行车时,后轮驱动自行车前进,设前后轮与地面接触瞬间均无相对滑动.对自行车前后轮受到地面的摩擦力的说法正确的是()A.前轮向前的静摩擦力,后轮向后的静摩擦力B.前轮向前的滑动摩擦力,后轮向后的滑动摩擦力C.前轮向后的静摩擦力,后轮向前的静摩擦力D.前轮向后的滑动摩擦力,后轮向前的滑动摩擦力\n【解析】物体之间发生的是静摩擦力还是滑动摩擦力,就看物体是否发生相对滑动.题中说明无相对滑动,所以自行车与地面之间产生的是静摩擦力.假设前轮光滑(或刹死前轮),那么前轮相对地面将向前滑行,所以前轮受到向后的静摩擦力作用.假设后轮光滑(或架空),后轮相对地面将向后运行,所以后轮受到向前的静摩擦力作用.选项C正确.【答案】C\n【学法指导】(1)判断是静摩擦,还是滑动摩擦,要注意题目所给条件是否发生相对滑动.无相对滑动为静摩擦力,有相对滑动为滑动摩擦力.(2)方向的判定要会用假设法.即假设接触面光滑,看其运动趋势.\n二、皮带传送中的摩擦力【例2】如图所示,传送带与水平面的夹角为37°,以v=10m/s的速度匀速运动,在传送带的A端轻轻放一小物体,已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,A、B间距离s=16m(g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6)则\n(1)若转动方向为顺时针方向,小物体从A端运动到B端所需要的时间为()A.2.8sB.2.0sC.2.1sD.4.0s\n【答案】D\n(2)在(1)的选项中,若皮带逆时针转动,速度大小不变,小物体从A端运动到B端所需要的时间为()【解析】此运动分为两个阶段:\n\n【答案】B\n【学法指导】(1)摩擦力的方向要依据相对运动的两物体的运动方向来确定.如第(1)问的摩擦力方向,可假设皮带为参考系,则物体有沿斜面向下的速度,故受摩擦力沿斜面向上.(2)第(2)问中,运动性质的分析是难点,注意μ<tanθ时,沿斜面F合向下,仍加速运动.

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