人教版 (新课标)必修13 摩擦力学案

这是一份人教版 (新课标)必修13 摩擦力学案，共4页。

摩擦力的分析是中学物理的一个重点，也是一个难点，要掌握好这个重点，突破这个难点，应注意以下几个“不能说”。
1. 不能说摩擦力就一定是滑动摩擦力
在计算摩擦力的大小时，必须先分析物体的运动状态，判明物体间是相对滑动还是相对静止。因为静摩擦力的大小随着物体运动趋势强弱变化而变化，取值在0与最大静摩擦力之间；滑动摩擦力就只能用公式计算。
[例1] 如图1所示，物体与墙之间的动摩擦因数。若用外力F=50N水平压在重24N的物体上时，物体沿墙面下滑，物体与墙之间的摩擦力为 ；若用外力F=100N水平压在该物体上，恰好使物体静止，物体与墙之间的摩擦力为 。
图1
解析：当外力F=50N时，物体沿墙面下滑，物体与墙之间的摩擦力为滑动摩擦。只能用公式计算。物体对墙的压力为，物体与墙之间的摩擦力。
当F=100N时，物体恰好处于静止，物体与墙之间的摩擦力为静摩擦，由于物体受到的静摩擦力与重力平衡，因此。
2. 不能说摩擦力的方向与物体的运动方向相反
摩擦力的方向总是与接触面相切，静摩擦力的方向与相互接触的物体间的相对运动趋势的方向相反；滑动摩擦力的方向与相互接触的物体间的相对运动方向相反。而不是与物体的运动方向相反。
[例2] 如图2是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图，A与B、C与D分别是皮带与轮缘相互接触的点，如果皮带不打滑，当主动轮P沿顺时针方向旋转时，A、B、C、D各点所受摩擦力的方向（ ）
A. 向上，向下，向下，向上
B. 向下，向上，向下，向上
C. 向下，向上，向上，向下
D. 向上，向下，向上，向下
图2
解析：设主动轮P与皮带间无摩擦力，则当P顺时针起动时，P与皮带间将打滑，此时B点将相对于A点向上运动。实际上，P与皮带间没有打滑，可见B点相对于A点有向上运动趋势，反之A点相对于B点有向下运动趋势，所以A、B两点受到的摩擦力的方向分别为向上、向下。同理，可得C、D两点受到的摩擦力的方向为向上、向下。本题选D。
3. 不能说静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力。
[例3] 如图3所示，B置于光滑的水平面上，A置于B的上面，且A、B接触面粗糙。在（1）中A、B在水平力F作用下，一起向右作加速运动，在（2）中A用轻绳水平拉住，B在F的作用下，向右运动。试分析A、B之间的摩擦力。
图3
解析：在（1）中A、B一起向右做加速运动，但A与B保持相对静止，A向右作加速运动，必受到向右的力的作用，这个力就是B给A的向右的静摩擦力。
在（2）中，B相对于A向右运动，A相对地面静止不动，A、B之间的摩擦力是滑动摩擦力，B给A的向右的滑动摩擦力。
4. 不能说摩擦力的方向沿速度的方向
摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同，可能与物体的运动的方向相反，还可能与物体运动方向成一夹角。
[例4] 如图4所示，物体A静止在匀速转动的圆盘上，试判断A所受静摩擦力的方向。
图4
解析：对A进行受力分析：受竖直向下的重力和竖直向上支持力，A又随圆盘一起做匀速圆周运动，需要的向心力就只有圆盘对A的静摩擦力提供，方向指向圆心。摩擦力的方向与物体的运动方向成角。
5. 不能说中的一定小于1
为物体接触面间的动摩擦因数，主要是由两物体接触面的材料和物体间接触面的粗糙程度决定。从摩擦产生的机理看：动摩擦因数可以等于或大于1。例如：平整、洁净而紧密接触的铜与铜之间的摩擦因数是1.6。
[例5] 质量为的物体放在倾角为的固定斜面上，物体将沿斜面匀速下滑，求物体与斜面间的动摩擦因数。
图5
解析：对物体进行受力分析，如图5所示，因为物体做匀速运动，所以有：
得：。
讨论：当时，；当时，；当时。
6. 不能说中的就是重力
表示物体受到的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可以与重力无关。在例5中物体对斜面的压力在大小上等于重力的一个分力，即，方向垂直于斜面向下。在例1中，物体对竖直墙面的压力大小等于外力F，方向垂直于墙面。
7. 不能说摩擦力做功就一定要损失机械能，并且损失的机械能转化为内能
摩擦力既可做动力，又可做阻力，因此摩擦力既可做正功，又可以做负功。一对静摩擦力做功，机械能不发生转化；一对滑动摩擦力做的功等于系统减少的机械能，等于转化的内能。
[例6] 如图6，质量为的小木块A以水平初速度冲上质量为M，长为，置于光滑水平面上的木板B上，并正好不从B上掉下，A、B间的动摩擦因数为。求此过程产生的内能。
图6
解析：A滑上B后，A、B之间的滑动摩擦力的方向如图6所示，其大小F=。设当A恰好滑到B的末端时，二者具有共同速度。
对A：F与物体的运动方向相反，做负功，；
由动能定理：①
对B：与物体的运动方向相同，做正功，；
由动能定理：②
摩擦力对系统所做功③
将①②代入③得滑动摩擦力对系统所做功：
8. 不能说摩擦力只能起阻力作用
一谈到摩擦力，就错误地认为摩擦力总是阻碍物体的运动，是阻力。摩擦力总是阻碍相互接触的物体间的相对运动，而不一定阻碍物体的运动。其实物体受的摩擦力既可作动力，也可作阻力。在例3（1）中A受B给的向右的静摩擦力，就起着动力的作用，在例6中，滑动摩擦力F对A是阻力，滑动摩擦力对B是动力。