1、1第 2 节 摩擦力1静摩擦力(1)定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时的摩擦力。(2)产生条件:接触面粗糙;接触处有弹力;两物体间有相对运动趋势。 物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态。实际最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。(3)方向:沿两物体的接触面,与相对运动趋势的方向相反。(4)大小:0F,则 C 项正确;若初态 mgsin F,则 D 项正确。答案 BCD 二 “静 动 ”突 变物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力变化时,如果发生相对滑动,则静摩擦力可能突变为滑动摩擦力。例 2 如图所示,一箱子放在水平地面上,现对箱子施加一斜向上8的拉力 F,保持拉力的方向不变
2、,在拉力 F 的大小由零逐渐增大的过程中(箱子未离开地面)。关于摩擦力 f 的大小随拉力 F 的变化关系,下列四副图可能正确的是( )解析 F 与水平方向的夹角为 ,木箱处于静止状态时,根据平衡条件得:木箱所受的静摩擦力为 f Fcos , F 增大, f 增大;当拉力达到一定值,箱子运动瞬间,静摩擦力变为滑动摩擦力,由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,故摩擦力有个突然减小的过程;木箱运动时,所受的支持力 N G Fsin , F 增大, N 减小,此时木箱受到的是滑动摩擦力,大小为 f N , N 减小,则 f 减小;故 A、C、D 错误,B 正确。答案 B 三 “动 静 ”突 变物体受到滑动
3、摩擦力和其他力的共同作用,当相对滑动突然停止时,滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。 例 3 如图所示,斜面固定在地面上,倾角为 37(sin 370.6,cos 370.8)。质量为 1 kg 的滑块以初速度 v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.8),则该滑块所受摩擦力 Ff随时间变化的图像是选项图中的(取初速度 v0的方向为正方向, g10 m/s 2)( )解析 滑块上升过程中受滑动摩擦力,由 Ff F N和 FN mgcos 联立,得Ff6.4 N,方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后,由于重力的分力 mgsin mg cos ,滑块将静止,滑块受到的
4、摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得 Ff mgsin ,代入可得 Ff6 N,方向沿斜面向上,故选项 B 正确。答案 B 四 “动 动 ”突 变物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当两物体间的正压力发生变化时,滑动摩擦力的大小随之而变;或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化,滑动摩擦力的9方向也会随之而变。 例 4 (多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为 ,以速度 v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为 m 的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数 tan ,则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是( )解析 当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向
5、上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度 a gsin g cos ;当小木块速度达到传送带速度时,由于 tan ,即 mg cos mgsin ,所以速度能够继续增加,此时滑动摩擦力的大小不变,而方向突变为向上, a gsin g cos ,加速度变小,则 vt 图像的斜率变小,所以 B、D 正确。答案 BD共性归纳摩擦力的突变问题,无论怎样变化,其题根就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题,解题时应注意以下三点:(1)题目中出现“最大” “最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题,有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语” ,但审题时发现某个物理量在变化过程
6、中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。(2)静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统,相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值。(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。“易错问题”辨清楚摩擦力方向与运动方向的三类关系(一)摩擦力方向与运动方向相同1(多选)水平的皮带传动装置如图所示,皮带的速度大小保持不变,将一滑块轻轻地放在 A 点,开始时滑块在皮带上滑动,当它到达位置 C 时滑动停止,之后随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地 B 端。在传
7、送过程中,滑块受到的摩擦力情况为( )10A在 AC 段受水平向左的滑动摩擦力B在 AC 段受水平向右的滑动摩擦力C在 CB 段不受静摩擦力D在 CB 段受水平向右的静摩擦力解析:选 BC 在 AC 段滑块向右加速运动,加速度向右,故合力向右,即滑动摩擦力向右,A 错误,B 正确;在 CB 段滑块做匀速直线运动,即摩擦力为零,C 正确,D 错误。2如图所示,质量为 10 kg 的物体 A 拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的拉力为 5 N 时,物体 A 处于静止状态。若小车以 1 m/s2的加速度向右运动后,则( g10 m/s 2)( )A物体 A 相对小车向右运动B物体 A 受到的摩擦力减
8、小C物体 A 受到的摩擦力大小不变D物体 A 受到的弹簧拉力增大解析:选 C 由题意得物体 A 与小车的上表面间的最大静摩擦力 Fm5 N,小车向右运动后,对物体 A 受力分析,可得 F 合 ma10 N,可知此时小车对物体 A 的摩擦力为 5 N,方向向右,且为静摩擦力,所以物体 A 相对于小车仍然静止,故 A 错误; F 合 ma10 N,此时小车对物体 A 的摩擦力为 5 N,方向向右,所以物体 A 受到的摩擦力大小不变,故 B错误,C 正确;物体 A 相对于小车仍然静止,所以受到的弹簧的拉力大小不变,故 D 错误。(二)摩擦力方向与运动方向相反3.(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动
9、摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图所示。现分别测出了弹簧的弹力 F1、拉力 F2和木块的重力 G,则以下结论正确的是( )A木块受到竖直向下的滑动摩擦力B木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑C木块与墙壁之间的动摩擦因数为F2F1D木块与墙壁之间的动摩擦因数为F2 GF1解析:选 BD 木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力,阻碍木块下滑,A 错误,B 正确。分析木块受力如图所示。由平衡条件可得: FN F1, Ff G F2,又 Ff F N,以上三式联立可解得:11 ,故 C
10、 错误,D 正确。G F2F14如图所示,固定斜面 C 上有 A、 B 两个物体一起相对静止地沿斜面匀速下滑,则 A 受摩擦力的情况为( )A受到沿斜面向上的滑动摩擦力B受到沿斜面向下的滑动摩擦力C受到沿斜面向上的静摩擦力D不受摩擦力解析:选 C 物体 A 匀速下滑,摩擦力方向沿斜面向上,又物体 A、 B 相对静止,只能是静摩擦力,选项 C 正确。(三)摩擦力方向与运动方向不共线5(多选)如图所示,质量为 m 的长方体物块放在水平放置的钢板 C 上,物块与钢板间的动摩擦因数为 ,由于光滑固定导槽 A、 B 的控制,该物块只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度 v1向右匀速运动,同时用水平力 F 拉
11、动物块使其以速度 v2(v2的方向与 v1的方向垂直,沿 y 轴正方向)沿槽匀速运动,以下说法正确的是( )A若拉力 F 的方向在第一象限,则其大小一定大于 mgB若拉力 F 的方向在第二象限,则其大小可能小于 mgC若拉力 F 的方向沿 y 轴正方向,则此时 F 有最小值,其值为 mgv1v12 v22D若拉力 F 的方向沿 y 轴正方向,则此时 F 有最小值,其值为 mgv2v12 v22解析:选 BD 物块有相对于钢板水平向左的速度 v1和沿导槽的速度 v2,故物块相对于钢板的速度如图所示,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,物块做匀速运动,所受导槽的作用力和拉力 F 的合力与滑动摩擦力大小相等、方向相反,由几何关系易知, F 的方向沿 y 轴正方向时有最小值,即 F fcos mg cos mg mg ,故 B、D 正确。v2v12 v22反 思 领 悟 摩擦力的方向可与物体的运动方向相同或相反,也可与物体的运动方向不共线,但与物体间的相对运动或相对运动趋势的方向一定相反。12