摩擦力分析

nullnullnull1. 关于滑动摩擦力，下面哪种说法是对的 （　　） 　A. 当物体运动时一定受到滑动摩擦力 　B. 两个相互接触的粗糙物体在发生相对运动 时，它们都受到滑动摩擦力 　C. 滑动摩擦力总是与物体的重力成正比 　D. 当接触面的性质和正压力的大小确定后，滑动摩擦力是一个恒量Dnull　　2. 下列关于滑动摩擦力的说法中，正确的是（ ） 　　　 　 A.相对运动又相互接触的物体间没有发生挤压，不 可能产生摩擦力 　 B. 滑动摩擦力方向一定和物体间相对运动的方向相反 　 C. 两个物体接触面上的滑动摩擦力方向不一定与其弹力方向垂直 　 D. 静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用AB　　【解析】　由摩擦力产生的条件可知，选项A是正确的.根据摩擦力方向与物体相对运动方向相反可知选项B是正确的，C、D都是错误的.null　　3. 如右图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态.其中F1=10 N、F2=2 N.若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力为　　　　　（　　）D　　【解析】　未撤去F1前，木块静止，说明木块所受静摩擦力F=F1-F2=8 N，方向向左，也说明了最大静摩擦力至少为8 N.当撤去F1后，在F2作用下，木块有向左滑动趋势，地面给木块的静摩擦力方向变为向右，大小F′=F2= 2 N,小于最大静摩擦力,故木块仍保持静止,所受合力为零.　　A. 10 N，方向向左　B. 6 N，方向向右 　C. 2 N，方向向左　　 D. 零0null　　4. 如右图所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F开始拉物体乙，它们仍保持静止状态，甲、乙间接触面也为水平面，则乙物体受力的个数为　　　　　（　　）C　　【解析】　隔离物体乙，按重力、弹力、摩擦力的顺序，围绕物体周围的接触面进行分析.　A. 3个　　　　　　B. 4个 　C. 5个　　　　　　D. 6个null　　5. 如下图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为l、劲度系数为k的弹簧连接起来，木块与地面间动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离是　　　　　　　　　　　 　　　（　　）null　　【解析】　对木块1，F弹=Ff=μm1g.又F弹= kx，因此，两木块间距离为l+x=l+　　【答案】　Anull　　一、摩擦力(静摩擦力、滑动摩擦力) 　　产生条件：接触面粗糙、物体间有相互挤压的弹力、有相对运动或相对运动的趋势. 　　作用效果：阻碍物体的相对运动或相对运动趋势. 　　方　　向：与接触面相切，与物体自身的相对运动或相对运动趋势的方向相反. 　　大　　小： (1）滑动摩擦力： F=μFN 　　(2)静摩擦力：在0至最大静摩擦力之间变化（一般近似认为最大静摩擦力等于μFN）.null　　二、受力分析 　　基本方法：隔离法（按场力、弹力、摩擦力再其他力的顺序分析）. 　　说　　明： (1)力的存在与否要根据力的产生条件或运动状态假设法分析. 　　(2)力的方向依据常见力的方向的结论确定. 　　(3)力的示意图要能大致反应各力的大小关系. 　　(4)受力分析时应谨防漏力、多画力、作图不规范、研究对象混淆等错误.null探究点一　摩擦力的大小的分析方法　　例1　如右图所示，用一水平推力F=kt(k为常数，t为时间) 把重为G的物体压在足够高的平直的竖直墙上，则从t=0开始，物体受到的摩擦力随时间的变化图像是下图中的　　　　　　（　　）nullnull　　【解析】　物体受到的动摩擦力Ff=μkt随时间的增加而从零开始增加. 开始时,Ff＜G，物体向下做加速运动.当Ff=μkt=G时,物体的速度最大; 此后Ff＞G,物体做减速运动;当速度减为零时,物体处于静止.动摩擦力变为静摩擦力，大小突变为与重力大小相等．　　【点评】　计算摩擦力的大小时，首先应弄清楚摩擦力的类型，若为滑动摩擦力，一般是利用F=μFN进行计算；若为静摩擦力，一般利用平衡条件分析.另外，摩擦力也可利用牛顿运动定律进行分析.　　【答案】 Bnull　　变式题如下图所示,位于水平桌面上的物块P，由跨过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是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮上的摩擦都不计.若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为　　　　　　　　　（　　）null　　【解析】以Q为研究对象,Q在水平方向受绳的拉力F1和P对Q的摩擦力Ff1作用,由平衡可知:F1=Ff1=μmg 　　以P为研究对象,水平方向受外力F,绳的拉力F2、Q对P的摩擦力F′f1和地面对P的摩擦力Ff2，由平衡条件知：F=F2+Ff1+Ff2 　　　Ff2=μFN=μ·2mg，由牛顿第三定律知：F1=F2= μmg，F′f1=Ff1=μmg，代入得：F=4μmg　　【点评】　计算滑动摩擦力时，除了考虑接触面的正压力的大小外，还应注意物体存在的“双面摩擦”.　　【答案】 A　A. 4μmg　 B. 3μmg　 C. 2μmg　 D. μmgnull探究点二　摩擦力的方向的分析　　例2　水平皮带传输装置如右图所示.O1为主动轮，O2为从动轮.当主动轮顺时针匀速转动时，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后停止滑动，之后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端.在传送过程中，若皮带与轮不打滑，则关于物体受到的摩擦力和图中P、Q两处（在O1、O2连线上）皮带所受摩擦力的方向的正确说法是　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）null　A. 在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力，P处皮带受向上的滑动摩擦力 　B. 在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力，P处皮带受向下的静摩擦力 　C. 在CB段物体不受静摩擦力，Q处皮带受向下的静摩擦力探究点二　摩擦力的方向的分析nullD. 在CB段物体受水平向右的静摩擦力，P、Q两处皮带始终受向下的静摩擦力探究点二　摩擦力的方向的分析　　【解析】　当物体被轻轻放在皮带A端时，其初速度为零，物体相对皮带向左运动，物体受到水平向右的滑动摩擦力，使物体相对地面向右加速；当物体与皮带等速时，两者无相对运动趋势，两者之间无摩擦力作用，物体在重力和皮带的支持力作用下匀速运动.假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用，则当O1顺时针转动时，O1与皮带间将会打滑，此时P点将相对于null探究点二　摩擦力的方向的分析O1轮向上运动，因此，P点受向下的静摩擦力作用.同 理，当皮带顺时针转动时，Q点相对轮有向上运动趋势，因此，Q点受向下的静摩擦力作用.　　【点评】　本题在C处是摩擦力的突变点，在此之前，物体相对皮带有相对运动，存在滑动摩擦力，且方向与接触物的相对运动方向相同，指向右方，在此之后，物体相对皮带无相对运动趋势，不存在静摩擦力；另外，主动轮与从动轮的区别在于相对运动趋势的差别，此处要认真比较.　　【答案】　BCnull探究点三　摩擦力的动态分析　　例3　如下图所示，一个质量为m的物体放在水平放置的木板上，它们之间的动摩擦因数为μ，现缓慢抬起木板的右端，使木板绕另一端逆时针转动，直到木板处于竖立为止，试定性画出物体在此过程中所受的摩擦力的大小与θ的关系图像.（假定物体的最大静摩擦力的大小与滑动摩擦力的大小相等）null　　【解析】　本题是动态变化分析类题目．一定要注重过程分析(分两个阶段)： 　　(1)开始，θ=0，Ff=0. 　　(2)静摩擦力的大小分析：开始一段时间，物体相对木板静止，所受的是静摩擦力；缓慢竖起时，可认为物体处于平衡状态，由力的平衡关系可知，静摩擦力大小等于物体重力沿斜面向下的分力．Ff=mgsinθ.因此，静摩擦力随θ的增大而增大,它们呈正弦规律变化．图线为正弦函数图像.null　　（3）在物体刚好滑动时，满足mgsinθ= μmgcosθ,所以，θ=arctanμ,此时摩擦力大小 Ff=mgsin（arctanμ）. 　　（4）滑动摩擦力的大小分析：当物体相对于木板滑动后，所受的是滑动摩擦力，滑动摩擦力 Ff=μFN，FN的大小等于重力沿垂直斜面方向的分力，所以，Ff=μmgcosθ．因此，滑动摩擦力随θ的增大而减小，呈余弦规律变化．图线为余弦函数图像.null　　(5)最后，θ=　，Ff=0 　　综上所述，在木板缓慢竖起的过程中，物体所 受摩擦力先增大，后减小，其关系图像为下图所示的图像.null　　【点评】　1. 静摩擦力大小与方向被动地由其他外力所决定,具体可由力的平衡条件分析.滑动摩擦力大小与方向被动地由接触面的正压力与动摩擦因数所决定,具体可由滑动摩擦定律或牛顿运动定律进行分析.通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力. 　　2. 本题还应注意分析特殊位置的摩擦力:θ=0°时，因物体间无相对运动，摩擦力为零；θ=90°时，因压力为零，摩擦力也为零. 　　3. 当物体在斜面恰能匀速滑动时，有下列结论：mgsinθ=μmgcosθ,μ=arctanθ，这一结论往往在习题中是以隐含条件出现的.null　　变式题　下图所示,有一个重量为20 N的小物体放在斜面上，斜面底边长AB=40 cm，高BC=30 cm，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.5，物体 在一沿斜面向上的大小为 F=20 N的力作用下处于静 止状态,现将力F顺时针转 动至水平向右，则此时的 摩擦力大小为（　　）null　A. 10 N　　　　　　B. 14 N 　C. 8 N　　　　　　 D. 4 N　　【解析】由数学知识可知，sinθ=0.6，cosθ=0.8，当F沿斜面向上时，重力沿斜面向下的分力为mgsinθ=12 N，根据平衡条件可知，摩擦力应该沿斜面向下，大小为8 N，而最大静摩擦力至少为8 N,故当F的方向变为水平向右时，物体还应该处于静止状态.当F的方向为水平向右时,由平衡条件得Fcosθ=mgsinθ+Ff,代入数据得Ff=4 N，故选项D是正确的.　　【答案】　Dnull探究点四　受力分析的要求　　例4　如下图所示，静止的光滑斜面A上有一物体B被绳系着处于静止状态，现有一位同学对物体B进行了受力分析，他认为：物体B受到了重力G、支持力FN、压力FN、下滑力Gx、拉力FT、摩擦力Ff六个力的作用，并作出了它的受力示意图如下图右图.你认为他所作的受力分析及受力示意图存在哪些问题，试指出来，并请作出正确的受力示意图.null　　【解析】　此同学一共存在下列几个问题: 　　(1)物体B不另外受下滑力,将重力的分力作为物体的受力等于是重复考虑了重力; 　　(2)拉力方向应沿绳的方向; 　　(3)研究对象弄错,物体B不受压力;null　　(4)表示力的大小的 线段长度比例不协调,例 如重力G与拉力FT的大小 不协调; 　　(5)无中生有，在斜 面光滑的情况下，A物对B物的摩擦力Ff不存在; 　　(6)表示力的字母重复,如支持力与压力均用FN表示. 　　正确解答:物体一共受三个力作用,重力G、支持力FN、拉力FT,其受力示意图如下图所示：null　　【点评】　1. 以上列举的是考生在进行受力分析或画物体受力示意图时的常见错误,希望在以后的训练中多加注意. 　　2. 正确的受力示意图要求:力的大小匹配、方向准确、作图规范、字母对应. 　　3. 进行受力分析的主要方法叫做隔离法,要求按一场力二弹力三摩擦力四其他力的顺序进行分析,其分析的内容有:某种力的存在与否、力的方向、力的大小关系、力的作用点位置. 　　4. 在进行受力分析时,有时要根据力的产生条件、运动状态假设法分析力的有无.分析力的方向时,要求熟记关于常见力的方向的有关结论.nullBnullCnullBnullB