摩擦力及受力分析之欧阳总创编.docx

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摩擦力及受力分析之欧阳总创编

摩擦力及受力分析学案

时间：

2021.02.13

创作：

欧阳总

知识精解

一,摩擦力

1、滑动摩擦力：

一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．

（1）产生条件：

①接触面是粗糙；②两物体接触面上有压力；③两物体间有相对滑动．

（2）方向：

总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反．

（3）大小—滑动摩擦定律

滑动摩擦力跟正压力成正比，也就跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。

即

其中的FN表示正压力，不一定等于重力G。

为动摩擦因数，取决于两个物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关。

2、静摩擦力：

当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时，所受到的另一个物体对它的力，叫做静摩擦力．

（1）产生条件：

①接触面是粗糙的；②两物体有相对运动的趋势；③两物体接触面上有压力．

（2）方向：

沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反．

（3）大小：

静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0≤f≤fm，具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。

必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=μFN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，既Fm=μFN

3、摩擦力与物体运动的关系

①摩擦力的方向总是与物体间相对运动（或相对运动的趋势）的方向相反。

而不一定与物体的运动方向相反。

如：

课本上的皮带传动图。

物体向上运动，但物体相对于皮带有向下滑动的趋势，故摩擦力向上。

②摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的。

而不一定是阻碍物体的运动的。

如上例，摩擦力阻碍了物体相对于皮带向下滑，但恰恰是摩擦力使物体向上运动。

注意：

以上两种情况中，“相对”两个字一定不能少。

这牵涉到参照物的选择。

一般情况下，我们说物体运动或静止，是以地面为参照物的。

而牵涉到“相对运动”，实际上是规定了参照物。

如“A相对于B”，则必须以B为参照物，而不能以地面或其它物体为参照物。

③摩擦力不一定是阻力，也可以是动力。

摩擦力不一定使物体减速，也可能使物体加速。

④受静摩擦力的物体不一定静止，但一定保持相对静止。

⑤滑动摩擦力的方向不一定与运动方向相反

二,受力分析

一,受力分析

正确对物体进行受力分析是解决力学问题的基础，是研究力学问题的重要方法、高中物理的重要内容。

受力分析的程序：

1、明确研究对象。

选取研究对象的原则是要使对问题的研究尽量简便。

研究对象可以是单个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统。

在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。

2、隔离研究对象，按顺序找力。

把研究对象从实际情景中分离出来。

为防止漏掉某个力、要养成按一般步骤分析的好习惯。

一般应按先分析重力，然后环绕物体一周找出与研究对象接触的物体、并逐个分析这些物体对研究对象的弹力，在有弹力的接触面上分析是否存在摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），；最后再分析其他场力（电场力、磁场力），边分析边画出力的示意图。

3、画完后进行定性检验，看物体能否处于题目所给的状态

二,受力分析的注意事项

（1）只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．

（2）只分析根据性质命名的力．

（3）每分析一个力，都应找出施力物体．

（4）合力和分力不能同时作为物体所受的力

三、受力分析的常用方法：

1、隔离法和整体法2、假设法:

结合运动状态分析

此外平衡条件也是受力分析的重要依据经典例题

类型题：

摩擦力有无的确定

（1）由产生条件确定

①接触面间有弹力；②接触面粗糙；③有相对运动或相对运动的趋势。

这种方法就是看产生摩擦力的三个条件是否满足。

有一个条件不满足，就没有摩擦力。

【例题1】物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，物体的质量为M。

当物体沿着墙壁自由下落时，物体受到的滑动摩擦力为________。

【例2】如图所示，长5m的水平传送带以2m/s的速度匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1。

现将物体轻轻地放到传送带的A端，那么，物体从A端到B端的过程中，摩擦力存在的时间有多长？

方向如何？

B

A

v=2m/s

2．根据运动状态确定

由物体的运动状态，结合物体受其它外力的情况来进行判断。

即：

①假设没有摩擦力，看物体能否处于平衡，如不能处于平衡状态，则必有摩擦力；如能处于平衡状态，则必无摩擦力。

②如果物体处于平衡状态且有摩擦力，则摩擦力必与其它的力的合力等大反向

【例3】如图，力F拉着A、B共同作匀速运动，A是否受到摩擦力？

练习题：

如图所示，物体B的上表面水平，B上面载着物体A，当它们一起沿斜面匀速下滑时，A物体受到的力：

（）

A．只有重力；B．只有重力和支持力；

C．只有重力、支持力和摩擦力；D．有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力

类型题：

摩擦力方向的确定

1、由相对运动或相对运动的趋势确定，摩擦力的方向总与相对运动或相对运动趋势的方向相反。

“相对”二字决定了参照物的选取。

一般情况下是选地面或静止在地面上的物体做参照物，而在判断摩擦力的方向时，参照物不能任意选取。

判断两物体间的摩擦力时，必须以且中之一做参照物。

【例4】人在自行车上蹬车前进时，车的前后两轮受到地面对它的摩擦力的方向（）

A．都向前；B．都向后；C．前轮向前，后轮向后；D．前轮向后，后轮向前。

2、由牛顿定律确定。

【例5】如图，A、B置于光滑水平面上，在水平力F作用下共同运动，A是否受摩擦力？

如有，摩擦力的方向如何？

3、由牛顿第三定律确定

物体与物体间的摩擦力的作用是相互的，必然满足牛顿第三定律。

所以在分析物体间的摩擦力时，借助牛顿第三定律，往往能起到化难为易的效果。

4、用整体法来确定

【例6】如图所示，三角形劈块放在粗糙的水平面上，劈块上放一个质量为m的物块，物块和劈块均处于静止状态，则粗糙水平面对三角形劈块：

（）

A．有摩擦力作用，方向向左；B．有摩擦力作用，方向向右；

C．没有摩擦力作用；D．条件不足，无法判定．

试讨论当物块加速下滑和加速上滑时地面与劈块之间的摩擦力情况？

）

类型题：

摩擦力大小的确定

在确定摩擦力的大小时，要特别注意物体间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为二者的大小变化情况是不同的。

滑动摩擦力的大小跟压力N有关，成正比，与引起滑动摩擦力的外力的大小无关；而静摩擦力的大小跟压力N无关，由引起这个摩擦力的外力决定，但最大静摩擦力的大小跟压力N有关。

因此，在确定摩擦力的大小时，静摩擦力的大小应由引起静摩擦力的外力的大小来确定，不能用f=μN计算。

滑动摩擦力的大小常用公式f=μN求得，而静摩擦力的大小常根据平衡条件确定。

1、由平衡条件确定。

【例7】如图所示，质量为m的木块在置于桌面上的木板上滑行，木板静止，它的质量M=3m。

已知木板与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ。

则木板所受桌面的摩擦力大小为：

A．μmg；B．2μmg；C．3μmg；D．4μmg。

【例8】如图，两块相同的竖直木板A、B之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小相等的水平力压木板，使砖静止不动。

设所有接触面间的动摩擦因数均为μ，则第二块砖对第三块砖的摩擦力大小为：

（）

A．Mg；B．0；C．μF；D．2mg。

2．根据牛顿第二定律进行确定

【例9】分析下列物体所受的力（竖直面光滑，水平面粗糙）

甲已丙丁

【例10】分析下列物体A的受力

【达标测试】

1.运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是f1和f2，那么（）

A.f1向下，f2向上，且

B.f1向下，f2向上，且f1＞f2

C.f1向上，f2向上，且

D.f1向下，f2向下，且

2.如图用轻绳连接两个用同种材料制成的A和B两物体，它们恰能沿斜面做匀速运动，且绳子伸直，关于A、B的受力情况，正确的说法有（）

A.A受3个力，B受4个力B.A受4个力，B受3个力

C.A、B均受3个力D.A、B均受4个力

3.如图所示，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的轻弹簧连接起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为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（）

A.L+

m1gB.L+

（m1+m2）gC.L+

m2gD.L+

（

）g

4.两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图，不计摩擦，A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为（）

A.mg，（M-m）gB.mg,mg

C.（M-m）g，MgD.（M+m）g,（M-m）g

5.如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上滑动，长木板与水平地面间的滑动摩擦系数为μ1，木块与木板间的滑动摩擦系数为μ2，已知长木板处于静止状态，那么此时长木板受到的地面摩擦力大小为（）

A.μ2mgB.μ1MgC.μ1（m+M）gD.μ2mg+μ1Mg

6.A、B、C三物体质量分别为M、m、m0，作如图所示的连接，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的摩擦均不计，若B随A一起沿水平桌面向右做匀速运动，则可以断定（）

A.物体A与桌面之间有摩擦力，大小为m0gB.物体A与B之间有摩擦力，大小为m0g

C.桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相同，大小均为m0g

D.桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相反，大小均为m0g

7.一个水平放置的弹簧，在两端各用10N的力拉弹簧，若弹簧的劲度系数为100N/m，则弹簧的伸长量为，若将此弹簧的一端固定，在另一端用20N左右的力拉，弹簧的伸长量为。

8.如图，小车上固定着一根弯成θ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，若小车静止，杆对球的弹力的大小为，方向；若小车以加速度a水平向右加速运动，杆对球的弹力的大小为。

9.重500N的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.3，当用180N的水平力推物体时，物体所受的摩擦力大小为N；当用100N的水平力推物体时，物体所受的摩擦力大小为N。

10.如图所示的皮带传动装置中，Ａ和Ｂ分别为主动轮和被动轮上边缘点，则分析工作时，带对Ａ的摩擦力方向为，皮带对Ｂ的摩擦力方向为。

11.如图，用外力F水平压在质量为m的物体上，（设受力F的面绝对光滑），恰好使物体静止，此时物体与墙之间的摩擦力为，如将F增大为3F，物体与墙之间的静摩擦力为；若将F减小为0.5F，物体滑动，墙与物体之间的动摩擦因数为μ，则物体与墙之间的滑动摩擦力为。

【综合测试】

1.如图，放在粗糙水平桌面上的木块，受到F1＝8N，F2＝3N的水平推力作用而处于静止状态。

若撤去F1，则物体（）

A.仍静止B.向左匀速运动C.向左加速运动D.向右加速运动

2.某人在平直公路上骑自行车，见前方较远处红色交通信号灯亮起，他便停止蹬车，此后的一小段时间内，自行车前轮和后轮受到地面的摩擦力分别为f前和f后，则（）

A.f前向后，f后向前B.f前向前，f后向后

C.f前向后，f后向后D.f前向前，f后向前

3.在斜面上，一物体在平行于斜面向上的推力作用下，处于静止状态，推力的最大值为F1，最小值为F2，则该物体与斜面间的最大静摩擦力的大小为（）

A.F1-F2B.F2-F1C.

D.

4.有关力的下述说法中正确的是（）

A.合力必大于分力B.运动物体所受摩擦力的方向一定和它运动方向相反

C.物体受摩擦力时一定受弹力，而且这两个力的方向一定相互垂直

D.处于完全失重状态下的物体不受重力作用

5.把一重为G的物体，用一个水平推力F＝kt（k为常数，t为时间）压在竖直的足够

高的平整的墙上，如图所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力F'随时间的变化关系是（）

6.如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动。

由此可知，A、B间的滑动摩擦系数μ1和B、C间的滑动摩擦系数μ2有可能是（）

A.μ1＝0,μ2＝0B.μ1＝0,μ2≠0C.μ1≠0,μ2＝0D.μ1≠0,μ2≠0

7.如图，A、B两物体叠放在粗糙水平面上，B一端用细绳拴在墙上。

已知A、B的质量分别为m1，m2，A、B间、A与地面间动摩擦因数分别为μ1和μ2。

现施加向右的水平拉力F使A向右运动，则（）

A.B受到A向右的滑动摩擦力为μ1m2g，A受到地面向左的滑动摩擦力μ2（m1+m2）g和B向左的滑动摩擦力

B.由于B相对地面静止，所以B受到A向右的静摩擦力

C.增大拉力F，则绳子对B的拉力也将增大

D.增大拉力F，则B对A的摩擦力也增大

8.如图，A物体放在倾角为α的斜面上，A的上表面水平。

在A的上表面放上B物体。

现A、B两物体一起沿斜面匀速下滑，则（）

A.A物体受到3个力作用，B物体受到2个力作用

B.A物体受到4个力作用，B物体受到3个力作用

C.A物体受到4个力作用，B物体受到2个力作用

D.若将B从A上拿开，则A物体可能减速下滑

9.木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动，现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后（）

A.木块A所受摩擦力大小是12.5NB.木块A所受摩擦力大小是11.5N

C.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N

10.两根长均为20cm的弹簧，劲度系数分别为k1＝200N/m，k2＝100N/m，弹簧k2固定在A上，弹簧k1固定在A、B上，B放在水平地面上，弹簧竖直，如图所示。

已知A、B所受的重力都是4N，今在k2的端点P施加一个竖直向上的力，缓慢地向上拉，当P点向上升距离为时，B和地面恰好接触而没有作用力。

弹簧自重不计。

11.如图所示，静止在水平面上的物体，所受重力为200N，物体和水平面之间的动摩擦因数

，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。

求下列情况中物体受到的摩擦力：

（1）当给物体施加一个水平向左、大小为

=10N的拉力时；

（2）当给物体施加一个水平向左、大小为

=30N的拉力时。

12.如图所示,在水平桌面上放一个重GA=20N的木块A,A与桌面间的动摩擦因数μ1=0.4,在A上放有重GB=10N的木块B,B与A接触面间的动摩擦因数μ2=0.1,求:

（1）若水平力F作用在A上,使A和B一起匀速运动时B物体受到的摩擦力是多大？

（2）若水平力F作用在B上,使A和B一起匀速运动时水平面给A的摩擦力多大

时间：

2021.02.13

创作：

欧阳总