(2021新人教版)高中物理必修第一册4 摩擦力初升高衔接预习讲义(第三章).doc
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1、第二节 摩擦力 一、滑动摩擦力 1定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相对运动时,每个物体的接触面 上都会受到对方作用的阻碍相对运动的力 2滑动摩擦力产生条件 (1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力) (2)接触面粗糙 (3)两物体间有相对运动 3滑动摩擦力的大小 (1)滑动摩擦力的大小与正压力成正比公式:fN, (2)公式:fN,其中叫做动摩擦因数,它是两个力的比值,没有单位,动摩擦因数的大 小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定,与 N 无关 注意:(1)N 是两个相接触的物体间的压力,它不一定等于重力 (2)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关,与物体间相对运动速度的大小无关
2、 4滑动摩擦力的方向:总是跟物体的接触面相切,并且跟它们相对运动的方向相反 注意: (1)滑动摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反 (2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动,并不是阻碍物体的运动 二、静摩擦力 1定义 当两个彼此接触且相互挤压的物体之间没有发生相对滑动, 但它们之间存在相对运动的趋势 时,在它们的接触面上产生的一种阻碍物体间发生相对运动的力 2.静摩擦力产生的条件 (1)物体相互接触且相互挤压 (2)接触面粗糙 (3)两物体间相对静止但有相对运动趋势 注意两物体是“相对静止”,并不是静止 3方向 总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反 注意(1)与“相对运动趋势
3、的方向相反”,并不是与“运动方向”相反 (2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势,并不是阻碍物体的运动 4大小 当相对运动趋势增强时,静摩擦力也随着增大,但有一个限度,这个静摩擦力的最大值叫做 最大静摩擦力而两物体间实际发生的静摩擦力 F 在 0 与 Fmax之间,即 0FFmax. (1)静摩擦力具有被动性,即其大小总随物体的运动状态及外界对它的施力情况的变化而变 化。 (2)静摩擦力大小与压力无关,最大静摩擦力的大小与压力成正比 (3)物体处于匀速或静止时,根据二力平衡条件求解如图中水平力 F1 N、2 N、3 N 时物 块没有运动,静摩擦力大小分别为 1 N、2 N、3 N. 三、
4、对摩擦力的理解 1.对“相对”二字的理解 静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的, 指的是相互接触的物体之间的相对 静止和相对运动,而不是物体相对地面的静止和运动。 (1)有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的,但相对于其他物体来说并不一定静止,所 以受到静摩擦力作用的物体并不一定静止, 也有可能是运动的, 如人爬树时受到的摩擦力就 是静摩擦力。又譬如人把手中水杯举高,水杯受到的是静摩擦力。 (2)存在滑动摩擦力作用的两物体间有“相对”运动,但并不意味着这两个物体相对于其他 物体都是运动的, 所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。 例如擦黑板时静止的黑板受 到的是板擦对它的滑动摩擦
5、力。 2作用效果 (1)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,不一定阻碍物体的运动。 (2)摩擦力可以是阻力也可以是动力,如匀速前进的自行车,后轮受到的摩擦力为动力,前 轮受到的摩擦力为阻力。 3对摩擦力方向的理解 摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反, 而不一定与物体的运动方向相反。 摩 擦力还可以与物体的运动方向成一定角度。 【典例精析】 例 1.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出, 如图所示, 则在匀速 拖出的过程中() A材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小 B材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小 C平台对材料的支持力
6、逐渐减小,摩擦力逐渐减小 D材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变 答案:D 解析:匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台 面的压力不变,故材料受到的支持力不变,故 C 错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变, 由 fN 可知摩擦力是不变的,故 A 错误;因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以 工人的拉力是不变的,故 B 错误,D 正确 例 2.在田径世锦赛上,运动员冲刺百米,图为运动员奔跑途中的两个瞬间,用 F1、F2分别 表示运动员在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力,则关于 F1、F2的方向,以下说法正确的是 () AF1向后,F2向
7、后BF1向前,F2向前 CF1向前,F2向后DF1向后,F2向前 答案:C 解析:人在奔跑时,脚与地面相对静止,受到静摩擦力。题图甲中,脚用力后蹬,相对地面 有向后滑的趋势,受到向前的静摩擦力,F1向前;题图乙中脚接触地面时有相对地面向前 滑的趋势,受到的静摩擦力向后,F2向后,故 C 对。 例 3.(多选)如图所示, 一质量为 m 的木块靠在竖直粗糙的墙壁上, 且受到水平力 F 的作用, 下列说法正确的是() A若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于 mg,方向竖直向上 B若木块静止,当 F 增大时,木块受到的静摩擦力随之增大 C若木块静止,当 F 增大时,最大静摩擦力随之增大 D若开始时
8、木块静止,当撤去 F,木块沿墙壁下滑时,木块不受摩擦力作用 答案:ACD 解析:若木块静止,则木块受到的静摩擦力与 mg 平衡,大小为 mg,方向竖直向上,故 A 正确,B 错误;最大静摩擦力与正压力成正比,故 C 正确;当撤去 F 时,墙与木块间无弹 力,则木块不受摩擦力作用,故 D 正确 【变式训练 1】质量为 2 kg 的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因 数为 0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力 F.(取 g10 N/kg) (1)当推力大小为 5 N 时,地面对物体的摩擦力是多大? (2)当推力大小为 12 N 时,地面对物体的摩擦力是多大
9、? (3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大? 答案:(1)5 N(2)10 N(3)10 N 解析:在地面上,FNmg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力 Fmax)大小为 FmaxFNmg 0.5210 N10 N. (1)当推力 F5 N 时,FFmax, 物体滑动 则地面对物体的滑动摩擦力的大小 F滑FN mg10 N. (3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小 F滑 10 N. 【变式训练 2】2019广州高一检测如图所示,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,
10、其中 F113 N,F26 N。 已知木块与地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。 答案:(1)7 N水平向左(2)6 N水平向右(3)8 N水平向左 解析:当木块运动时受到的滑动摩擦力为 F滑FNG0.240 N8 N,故木块受 到地面最大静摩擦力为 8 N。 (1)加上 F1、F2后,F1和 F2相当于一个方向向右的 FF1F27 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
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