1、第第 2 2 课时课时 摩擦力的综合分析摩擦力的综合分析 学习目标 1.进一步学习摩擦力的有无及方向的判断.2.会计算摩擦力的大小.3.会解决摩擦 力的突变问题 一、对摩擦力的理解及方向的判断 1对摩擦力的理解 (1)静摩擦力：受静摩擦力的物体不一定静止，只是两物体接触面保持相对静止 例如：在倾斜传送带上匀速传送的物体，虽然运动，但受静摩擦力(如图 1) 图 1 (2)滑动摩擦力：受滑动摩擦力的物体不一定运动，而是两物体发生相对滑动 例如：把 A 物体抽出来，B 物体受到了滑动摩擦力却没有运动(如图 2) 图 2 2摩擦力的方向 (1)静摩擦力的方向与物体的相对滑动趋势方向相反 可利用假设法判
2、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，就是相对滑动趋势方向；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 3) 图 3 静摩擦力的方向有可能与物体运动方向成任意角度如图 4 所示，用手握住一根竖直棒，若 使手与棒一起沿不同方向匀速运动，棒所受的静摩擦力竖直向上，而手与棒的运动方向可以 是任意的，所以 f 的方向与匀速运动中速度的方向可成任意夹角 图 4 (2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，与物体运动方向无关 例如： 如图 5 所示， 快速把 B 向右拉离的过程中， A 相对 B 向左运动， B 对 A 的摩擦力向右， A 却相对地面向右运动，摩擦
3、力的方向与物体运动方向反而相同 图 5 3摩擦力作用效果是阻碍物体的相对运动，但摩擦力却不一定是阻力，有时会是动力 如图 6 所示，一辆汽车在平直公路上向右行驶，车上有一木箱，试判断下列情况中木 箱所受的摩擦力种类及摩擦力的方向，是阻力还是动力？ 图 6 (1)汽车由静止向右加速运动时(木箱和车无相对滑动)； (2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)； (3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)； (4)汽车刹车，木箱在车上滑动时； (5)汽车突然加速，木箱在车上滑动时 答案 (1)静摩擦力、 向右 动力 (2)静摩擦力、 向左 阻力 (3)无摩擦力 (4)滑动摩擦力、 向左 阻力 (5)滑动摩
4、擦力、向右 动力 解析 (1)木箱随汽车一起由静止加速运动，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来相对地面的静止状态，因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱 与汽车无相对滑动，即相对静止，说明木箱有相对汽车向左滑动的趋势，所以木箱受到向右 的静摩擦力，此静摩擦力为动力 (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右滑动， 而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦 力，此静摩擦力为阻力 (3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势，因而木箱不受摩擦力 (4)汽车刹车，木箱相
5、对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，此滑动摩擦力为 阻力 (5)汽车突然加速，木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力，此滑动摩擦 力为动力 二、摩擦力的突变问题 摩擦力突变的类型 1静摩擦力大小或方向发生突变 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 如图 7 所示，物体 A 的质量为 1 kg，置于水平地面上，物体 A 与地面间的动摩擦因 数 0.2，从 t0 开始，物体 A 以一定的初速度 v0向右滑行的同时，受到一个水平向左、 大小恒为
6、 F01 N 的作用力，则反映物体 A 受到的摩擦力 f 随时间变化的图像正确的是(取向 右为正方向，g 取 10 N/kg)( ) 图 7 答案 C 解析 物体 A 向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由 f1mg，得 f12 N；物体静止 后，因受到向左的拉力 F01 Nf1，故物体 A 不再运动，由二力平衡可知，物体 A 受到向右 的静摩擦力，f2F01 N，故 C 正确 针对训练 (2019 宁波中学高一期末)如图 8 所示，一滑块静止在粗糙的水平木板上，现将木 板的一端缓慢抬高，直至木板与水平面成 90 角在 090 过程中，关于滑块所受的摩擦 力，下列说法正确的是( ) 图 8
7、A滑块先受静摩擦力，然后受滑动摩擦力 B滑块先不受摩擦力，然后受滑动摩擦力 C滑块始终受静摩擦力 D滑块始终受到滑动摩擦力 答案 A 三、摩擦力的综合计算 (多选)如图 9 所示，木块放在水平桌面上，在水平方向共受三个力，即 F1、F2和摩擦 力，木块处于静止状态，其中 F110 N，F22 N，若撤去 F1，下列说法正确的是( ) 图 9 A木块不再保持静止 B木块仍保持静止状态 C摩擦力的大小为 2 N，方向水平向右 D摩擦力的大小为 2 N，方向水平向左 答案 BC 解析 开始木块处于静止状态，水平方向上 F1、F2和摩擦力三力平衡，摩擦力为静摩擦力， 大小为 8 N，方向水平向左，则桌
8、面与木块间的最大静摩擦力至少为 8 N撤去 F1后，F2使 木块有向左滑动的趋势，因 F28 N，则木块不会滑动，仍保持静止状态；水平方向上 F2和 静摩擦力大小相等、方向相反，故此时所受摩擦力大小为 2 N，方向水平向右，选项 B、C 正确 如图 10 所示，用水平力 F 将一木块压在竖直墙壁上，已知木块重力 G6 N，木块与 墙壁间的动摩擦因数 0.25，问： 图 10 (1)当 F25 N 时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？ (2)当 F 增大为 30 N 时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？ (3)当 F10 N 时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？ (4)当 F
9、6 N 时，木块受到的摩擦力又为多大？ 答案 (1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N 解析 (1)当F25 N时， 木块没有动， 则木块在竖直方向上受到的重力和静摩擦力二力平衡， 即 f1G6 N. (2)当 F 增大为 30 N 时，木块仍静止，木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力，且二力平 衡，即 f2G6 N. (3)当 F10 N 时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，在水平方向上， 木块受水平力 F 和墙壁的弹力二力平衡，则 NF10 N，则 f3N0.2510 N2.5 N. (4)当 F6 N 时，则此时 N6 N，木块沿竖直墙壁下滑，则滑
10、动摩擦力 f4N0.256 N1.5 N. 1(摩擦力的理解)(多选)下列说法中正确的是( ) A有弹力不一定有摩擦力，有摩擦力必定有弹力 B摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向 C摩擦力的大小一定与物体所受的重力大小成正比 D摩擦力的方向总是与运动方向相反，起阻碍物体运动的作用 答案 AB 解析 产生摩擦力的条件是存在弹力、接触面粗糙，并且有相对运动或相对滑动趋势，有摩 擦力一定有弹力，但是有弹力不一定有摩擦力，因为两者之间可能没有相对运动或相对滑动 趋势，A 正确；摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向，B 正确；静摩擦力与重力无关，滑 动摩擦力与两物体接触面间的正压力有关，C 错误；摩擦力方向
11、总是与相对运动方向或者相 对滑动趋势方向相反，与物体运动方向无关，D 错误 2(摩擦力的分析与计算)(多选)用如图 11 所示的方法可以测定木块 A 与长木板 B 之间的滑 动摩擦力的大小把木块 A 放在长木板 B 上，长木板 B 放在光滑水平地面上，长木板 B 在大 小为 F 的水平拉力作用下在水平面上以速度 v 匀速运动，稳定时，水平测力计的示数为 T， 下列说法正确的是( ) 图 11 A木块 A 受到的滑动摩擦力的大小等于 T B长木板 B 受到的滑动摩擦力的大小等于 F C若长木板以 2v 的速度匀速运动，则木块 A 受到的摩擦力的大小等于 2T D若用大小为 2F 的水平力拉长木板
12、 B，则木块 A 受到的摩擦力的大小等于 2F 答案 AB 解析 木块A在水平方向上受测力计的拉力和木板对其向左的滑动摩擦力作用而处于静止状 态， 根据二力平衡知识得， 木块 A 受到的滑动摩擦力大小等于测力计的拉力 T， 选项 A 正确； 长木板 B 在水平方向上受拉力和 A 对其向右的滑动摩擦力作用而处于匀速运动状态， 根据二 力平衡知识，木板 B 受到的滑动摩擦力大小等于 F，选项 B 正确；滑动摩擦力 fN，无论 长木板受到的拉力有多大，也无论匀速运动的速度有多大，A、B 之间的滑动摩擦力都不变， 选项 C、D 错误 3(摩擦力的突变)如图 12 甲所示，用水平力 F 将质量为 0.4
13、 kg 的物块压在竖直墙壁上静止 不动，物块与墙面间的动摩擦因数为 0.4.若力 F 随时间 t 变化的规律如图乙所示，取 g 10 m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图像中，能正确反映物块所受墙的摩擦 力大小 f 随时间 t 变化规律的是( ) 图 12 答案 B 4(摩擦力的计算)如图 13 所示，物体 A 的重力为 40 N，物体 B 的重力为 20 N，A 与 B、A 与地面间的动摩擦因数相同，物体 B 用水平细绳系在竖直墙面上，当水平力 F32 N 时，才 能将 A 匀速拉出，求： 图 13 (1)接触面间的动摩擦因数； (2)物体 A 所受物体 B 的摩擦力的大小和方向； (3)物体 A 所受地面的摩擦力的大小和方向 答案 (1)0.4 (2)8 N 水平向左 (3)24 N 水平向左 解析 以物体 A 为研究对象，则物体 B 对其压力 N2GB，地面对 A 的支持力 N1GAGB， 所以 A 受 B 的滑动摩擦力 f2N2GB，A 受地面的摩擦力 f1N1(GAGB)，由题意得 Ff1f2，将 F32 N，GA40 N，GB20 N 代入解得 0.4，f2GB8 N，方向水平向 左；f1(GAGB)24 N，方向水平向左