第2讲 摩擦力
A.等于µmg .等于 C.小于 .小于µmg
图2-6甲 - 甲 B.大于 .大于µmg D.不能确定 .
错解】取大地为参考系,工件沿导槽方向以速度v 【错解】取大地为参考系,工件沿导槽方向以速度 1运 故受到滑动摩擦力的方向与此方向相反且大小f= 动,故受到滑动摩擦力的方向与此方向相反且大小 =µmg, , 拉力F=µmg.选A. 拉力 = . . 【剖析】工件受到的摩擦力大小 =µmg,但方向与工件 剖析】工件受到的摩擦力大小f= , 相对钢板运动的方向相反. 相对钢板运动的方向相反.即滑动摩擦力与拉力不在一条直 线上,不是一对平衡力. 线上,不是一对平衡力.
高考排雷
如图2- 甲所示 质量为m的工件置于水平放置的 甲所示, 例 如图 -6甲所示, 质量为 的工件置于水平放置的 钢板C上 两者间的动摩擦因数为µ, 由于光滑导槽A、 的 钢板 上 , 两者间的动摩擦因数为 , 由于光滑导槽 、 B的 控制,工件只能沿水平导槽运动.现使钢板以速度v 控制,工件只能沿水平导槽运动.现使钢板以速度 1向右运 同时用力F拉动工件 方向与导槽平行)使其以速度 拉动工件(F方向与导槽平行 使其以速度v 动,同时用力 拉动工件 方向与导槽平行 使其以速度 2沿 导槽运动, 的大小( ) 导槽运动,则F的大小 的大小
知识梳理
一、滑动摩擦力
1.产生条件 . 直接接触、 有弹力)、 两物体直接接触 相互挤压(有弹力 两物体 直接接触 、 相互挤压 有弹力 、 接触面粗糙、有相对运动. 接触面粗糙 、 有相对运动 . 这四个条件缺一 不可. 不可. 2.大小 . 滑动摩擦定律: = 其中F 滑动摩擦定律:F=µFN.其中 N为接触 面之间的弹力; 为动摩擦因数 为动摩擦因数, 面之间的弹力 ; µ为动摩擦因数 , 它的数值 粗糙程度有关 与接触面的粗糙程度有关. 与接触面的粗糙程度有关.
第2 讲 摩 擦 力 滑动摩擦力不仅是本单元的重点和难点, 滑动摩擦力不仅是本单元的重点和难点,而且 在以后的动力学、功能问题中也占有重要的地 所以我们在此要掌握好这一物理量的定义、 位 , 所以我们在此要掌握好这一物理量的定义 、 特性和计算方法, 特性和计算方法 , 为以后能在较复杂的物理过程 中正确分析它们打下坚实的基础. 中正确分析它们打下坚实的基础. 在本讲中, 对于滑动摩擦力的理解, 难点在 在本讲中 , 对于滑动摩擦力的理解 , 于理解“ 有关, 于理解“滑动摩擦力的大小与μ、FN有关,而且只 与这两个量有关” 不需要钻研过多、 过深; 与这两个量有关 ” , 不需要钻研过多 、 过深 ; 对 于静摩擦力的理解, 于静摩擦力的理解 , 重点和难点都在于判定它的 方向. 方向.
二、静摩擦力
1.产生条件 . 两物体直接接触、相互挤压 有弹力)、接触面粗糙、 挤压(有弹力 两物体直接接触、相互挤压 有弹力 、接触面粗糙、 相对运动趋势.这四个条件缺一不可. 有相对运动趋势.这四个条件缺一不可. 2.大小 .
动趋势的外力 的变化而变化 , 静摩擦力的最大值 动趋势的 外力的变化而变化 外力 的变化而变化, 略大于滑动摩擦力 如图2- 所示. 滑动摩擦力, 略大于滑动摩擦力,如图 -1 所示.在粗略的计 算中,其最大值有时会取等于滑动摩擦力, 算中 , 其最大值有时会取等于滑动摩擦力 , 即 Fm =µFN.
(1)必须明确静摩擦力大小不能用滑动 必须明确静摩擦力大小不能用滑动 摩擦定律F= 计算, 摩擦定律 =µFN计算,其大小随引起相对运
3.方向 .
总是和接触面相切, 总是和接触面相切,和相对运动趋势的方 向相反,总是阻碍物体的相对运动趋势. 向相反,总是阻碍物体的相对运动趋势.
三、需要注意的问题
二、静摩擦力大小的计算
例2
如图, 一个物体A恰好静止于斜面上 恰好静止于斜面上, 如图 , 一个物体 恰好静止于斜面上 , 现用 )
一竖直向下的外力F压物体 ,下列说法正确的是(设最 一竖直向下的外力 压物体A,下列说法正确的是 设最 压物体 大静摩擦力等于滑动摩擦力)( 大静摩擦力等于滑动摩擦力 A.物体 所受的摩擦力可能减小 .物体A所受的摩擦力可能减小 B.物体A对斜面的压力可能保持不变 .物体 对斜面的压力可能保持不变 C.不管F怎样增大,物体 总保持静止 .不管 怎样增大 物体A总保持静止 怎样增大, D.当F增大到某一值时,物体可能沿斜面下滑 . 增大到某一值时, 增大到某一值时
【答案】C 答案】
图2-2乙 - 乙
一、摩擦力方向的判断
如图,在以速度v 如图,在以速度 0=2 m/s匀速传送的皮带 匀速传送的皮带 上放上一质量m= 的木箱, 上放上一质量 =2 kg的木箱,木箱在皮带上相对 的木箱 滑动一段距离后达到与皮带相同速度向上运动, 滑动一段距离后达到与皮带相同速度向上运动 , 已知木箱与皮带的动摩擦因数µ= , 已知木箱与皮带的动摩擦因数 =0.8,皮带的倾斜 角 θ=37°, 取 g=10 m/s2 . 分析这一过程中木箱 = ° = 所受摩擦力的情况. 所受摩擦力的情况.
v
乙 图2-6 - 【答案】C 答案】
丙
【答案】AD 答案】
2 . 如图 , C是水平地面 , A、 B是两个长方形 如图, 是水平地面 是水平地面, 、 是两个长方形
物块, 是作用在 物块上沿水平方向的力, 是作用在B物块上沿水平方向的力 物块 , F是作用在 物块上沿水平方向的力 ,物块 A和B以相同的速度做匀速直线运动.ห้องสมุดไป่ตู้由此可知 , 以相同的速度做匀速直线运动. 和 以相同的速度做匀速直线运动 由此可知, 间的动摩擦因数µ A、B间的动摩擦因数 1和B、C间的动摩擦因数 2 间的动摩擦因数µ 、 间的动摩擦因数 、 间的动摩擦因数 有可能是( ) 有可能是 A.µ1=0,µ2=0 B.µ1=0,µ2≠ 0 . , . , C.µ1≠0,µ2=0 D.µ1≠0,µ2≠0 . , . , 答案】 【答案】BD
图2-4乙 - 乙 f滑=µFN=µ(G+F)cos θ + =(G+F)sin θ + 所以A仍然静止,故选项 正确 正确. 所以 仍然静止,故选项C正确. 仍然静止 【答案】C 答案】 【点评】题中的物理现象被称为“自锁现象”. 点评】题中的物理现象被称为“自锁现象”
三、滑动摩擦力大小的计算 例3 一块烧制得很规则的红砖按如图2- 甲 一块烧制得很规则的红砖按如图 -5甲、乙、丙三种 方式在同一水平面上滑动, 其中甲图中砖块做匀速滑动, 方式在同一水平面上滑动 , 其中甲图中砖块做匀速滑动 , 乙图 中砖块做匀加速运动, 中砖块做匀加速运动 , 丙图中砖块竖立后在水平面做与甲图相 同的运动.则关于各图中红砖受到滑动摩擦力大小的关系, 同的运动 . 则关于各图中红砖受到滑动摩擦力大小的关系 , 以 下判断正确的是( 下判断正确的是 )
1.弹力是摩擦力的前提条件 没有弹力不可能有 .弹力是摩擦力的前提条件(没有弹力不可能有 摩擦力). 摩擦力 . 2.摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意 . 角度. 角度 . 通常情况下摩擦力的方向可能和物体的运 作为动力), 动方向相同(作为动力 动方向相同(作为动力),可能和物体的运动方向相 作为阻力), 反 (作为阻力 , 也可能和物体的速度方向垂直 例 作为阻力 也可能和物体的速度方向垂直(例 如提供物体做匀速圆周运动的向心力). 如提供物体做匀速圆周运动的向心力 . 3.静摩擦力也是被动力,就是说静摩擦力的大 .静摩擦力也是被动力, 小和方向都无法由公式直接计算得出, 小和方向都无法由公式直接计算得出 , 而是由物 体的受力情况和运动情况共同决定的. 体的受力情况和运动情况共同决定的.
2.长直木板放置在水平面上 , 其上表面的一端放置一 . 长直木板放置在水平面上, 个铁块,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起, 个铁块,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,如图甲所示. 木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图甲所示.铁 块受到摩擦力f随木板倾角 随木板倾角α变化的图象可能是图乙中的 块受到摩擦力 随木板倾角 变化的图象可能是图乙中的 (设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小 设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小)( ) 设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小
1.(四川省宜宾市 . 四川省宜宾市 四川省宜宾市2010届高三摸底 下列关 届高三摸底)下列关 届高三摸底 于摩擦力的说法中,正确的是( ) 于摩擦力的说法中,正确的是 A.阻碍物体运动的力称为摩擦力 . B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动 . 方向相反 C.静摩擦力的方向可能与物体的运动方 . 向垂直 D.接触面上的摩擦力总是与接触面平行 . 答案】 【答案】CD
图2-5 - A.F甲=F乙<F丙 . C.F甲=F乙=F丙 . B.F甲=F丙<F乙 . D.F丙<F甲<F乙 .
解析】滑动摩擦力f= 与接触面的大小、 【解析】滑动摩擦力 =µFN,与接触面的大小、相对滑 动速度、加速度无关,故有 动速度、加速度无关,故有F甲=F乙=F丙. 【答案】C 答案】
静摩擦力方向的判断
假设法:假设相互接触面突然变成光滑, (1)假设法:假设相互接触面突然变成光滑, 看两物体是否会发生相对滑动, 看两物体是否会发生相对滑动 , 以此来判定它们 之间是否存在静摩擦力以及静摩擦力的方向; 之间是否存在静摩擦力以及静摩擦力的方向 ; 假 设前提下相对滑动的方向就是相对运动趋势的方 静摩擦力的方向与该方向相反. 向,静摩擦力的方向与该方向相反. 运动状态判断法: (2)运动状态判断法:根据平衡条件或牛顿运 动定律列出物体受力与运动状态的方程, 动定律列出物体受力与运动状态的方程 , 求解物 体受静摩擦力的大小与方向. 体受静摩擦力的大小与方向.
解析】 原来恰好静止于斜面上 说明A与斜面间的动 原来恰好静止于斜面上, 【解析】A原来恰好静止于斜面上,说明 与斜面间的动 摩擦因数µ满足: = 摩擦因数 满足:µ=tan θ. 满足 . 施加力F后,A的受力情况如图 -4乙所示,A若滑动, 施加力 后 的受力情况如图2- 乙所示, 若滑动, 的受力情况如图 乙所示 若滑动 则有: 则有: