2018人教版物理必修一学案含
答案
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高中物理
静摩擦力
1、 考点突破
此部分内容在高考物理中的要求如下:
知识点
考纲要求
题型
分值
静摩擦力
会分析静摩擦力的有无、判断方向、计算静摩擦力的大小
选择题、解答题
4~6分
二、重难点提示
重点:静摩擦力有无、方向的判断、静摩擦力大小的计算。
难点:变速运动中静摩擦力的分析。
一个物体在另一个物体的
表
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面上相对于另一个物体静止,但存在着相对运动趋势时,作用于另一个物体阻碍其相对运动的力,叫静摩擦力。
(1)产生条件
①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生;
②接触面粗糙;
③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。
【要点诠释】
所谓相对运动趋势,就是说假设没有静摩擦力的存在,物体间就会发生相对运动。
(2)静摩擦力的方向
总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势方向相反。
(3)静摩擦力的大小
静摩擦力的大小具有不确定性和被动适应性,会随着引起相对运动趋势的外力的增大而增大,但增大不能超过静摩擦力的最大值Fmax。
(4)静摩擦力的作用点:在两个物体的接触面上的受力物体上。
(5)静摩擦力的大小在0和最大值之间,即0<F≤Fmax。
【方法指导】
在达到最大静摩擦力之前,静摩擦力的大小与使物体有相对运动趋势的力有关,与物体的运动状态有关,而与压力FN无关,一般应根据物体的运动状态来确定。目前,可根据初中二力平衡知识求解静摩擦力。
例题1 下列关于摩擦力的说法正确的是 ( )
A. 摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B. 摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C. 运动着的物体不可能受静摩擦力作用,只能受滑动摩擦力作用
D. 静摩擦力的方向与接触物体相对运动趋势的方向相反
思路分析:摩擦力的方向与物体的运动方向无直接关系,可以相同也可以相反,故A错;静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋势的方向相反,故D对;静摩擦力存在于相对静止的物体间,物体可以是静止的,也可以是运动的,故C错;滑动摩擦力大小与正压力成正比,静摩擦力与正压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比,故B错。
答案:D
例题2 如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,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
思路分析:对A、B整体受力分析如图所示,滑动摩擦力F使整体产生加速度a,a等于μg不变,对B受力分析知,B所受静摩擦力Ff=mB·a=μmBg,大小不变,方向向左,故A对,B、C、D错。
答案:A
例题3 如图所示,两个方向相反的水平力F1和F2分别作用在物体B、C上,力的大小满足F2=2F1=2F。物体A、B、C均处于静止状态,各接触面与水平地面平行。物体A、C间的摩擦力大小为
,物体B、C间的摩擦力大小为
,物体C与地面间的摩擦力大小为
,则( )
A.
=F,
=F,
=0
B.
=0,
=F,
=F
C.
=F,
=0,
=0
D.
=0,
=F,
=2F
思路分析:由于各物体均静止,所以它们受到的合外力均为零;物体A不会受C的摩擦力,否则A将加速运动,和题意状态矛盾,所以
=0;B受到的合外力为零,则
=F1=F;对C受力分析,水平方向上应有:F2=
′+
=F+
,
=F,即地面对C有向右的摩擦力F,综上所述可知,选项B正确。
答案:B
【方法提炼】
判断静摩擦力方向的方法
(1)由相对运动趋势直接判断
因为静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反,如果我们研究的问题中,物体相对运动趋势很明显,就可以由相对运动趋势直接判断,这是判断静摩擦力方向的基础方法。
(2)用假设法判断
如果物体相对运动趋势不明显,可用假设法。所谓假设法就是假设相互作用的物体间没有摩擦力,分析物体间有无相对运动。若有相对运动,表明原来物体间有相对运动趋势;若无相对运动,表明原来物体间无相对运动趋势。这种相对运动的方向表明了原相对运动趋势的方向,由此可判断静摩擦力的方向。
(3)根据物体的受力情况判断静摩擦力的方向
根据物体的运动状态,先判定物体在运动方向的合外力情况,再根据物体已分析出的其他作用力来判断物体静摩擦力的方向。
(4)由牛顿第三定律判断
由以上三种方法先确定受力比较简单的物体所受的静摩擦力方向,再根据作用力与反作用力的规律,确定另一物体所受静摩擦力的方向。
[满分训练]
如图所示,物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向做匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两图中A均受摩擦力,且方向均与F相同
B. 甲、乙两图中A均受摩擦力,且方向均与F相反
C. 甲、乙两图中A均不受摩擦力
D. 甲图中A不受摩擦力,乙图中A受摩擦力,方向与F相同
思路分析:分析甲图,选用假设法,A、B在拉力F作用下一起匀速运动,若A受摩擦力,则A物体受力不平衡,与已知相矛盾,故A、B间无摩擦力。分析乙图,也选用假设法,设A、B间光滑无摩擦力,A沿斜面方向受力不平衡,不能匀速运动,故有摩擦力。
答案:D
【高频疑点】
1. 对相对运动、相对静止和相对运动趋势的理解
这里的“动”和“静”是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的,而不是相对于地面的运动和静止,所以受滑动摩擦力作用的物体可能是对地静止的,反之,受静摩擦力作用的物体可能相对于地面是运动的。
要判断物体的相对运动趋势,一般都是假定接触面是光滑的,然后分析两个物体的相对运动,此时相对运动的方向就是相对运动趋势的方向。
2. 摩擦力的方向(含滑动摩擦力)
“与相对运动(或趋势)方向相反”不能等同于“与运动方向相反”摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,也可能与运动方向成任一夹角θ,即摩擦力的方向与物体对地运动的方向没有确定关系。
3. 摩擦力的作用效果(含滑动摩擦力)
摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,但对物体的运动而言,摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用,可以对物体做正功,也可以做负功。
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