2022届高考物理一轮复习 第6讲 摩擦力 课件

这是一份2022届高考物理一轮复习 第6讲 摩擦力 课件，共27页。PPT课件主要包含了两种摩擦力的比较，相对静止，相对运动，相对运动趋势，粗糙程度，“三点”注意，ACD，假设法等内容，欢迎下载使用。
一、静摩擦力与滑动摩擦力
【典例1】 《中国制造2025》是国家实施强国战略行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，如图1所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则(　　)
A.小球受到的摩擦力方向竖直向下B.小球受到的摩擦力与重力大小相等C.若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大D.若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力变大
解析　对小球受力分析可知，小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用，根据平衡条件可知，小球在竖直方向上受到的摩擦力与重力大小相等，方向相反，故A项错误，B项正确；增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不变，故C项错误；若水平移动铁夹，由于小球在竖直方向受力始终平衡，则摩擦力大小不变，故D项错误。
1.摩擦力的方向总是与物体间_________ (或______________)的方向相反，但不一定与物体的________方向相反。2.摩擦力总是阻碍物体间的______运动(或_________趋势)，但不一定阻碍物体的运动，即摩擦力可以是阻力，也可以是_____力。3.受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定与施力物体保持相对静止。
【典例2】 (多选)下列关于摩擦力的说法中正确的是(　　 )A.两物体间有摩擦力时，一定有弹力，且摩擦力的方向和它们间的弹力方向垂直B.两物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比C.在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力，且静摩擦力的方向可以与运动方向垂直D.滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以相反解析　摩擦力方向沿接触面，弹力方向垂直于接触面，且有摩擦力时一定有弹力，A正确；静摩擦力的大小与压力无关，B错误；运动的物体间可能有静摩擦力，且静摩擦力的方向可以与运动方向垂直，例如，静摩擦力提供向心力，C正确；滑动摩擦力可以是动力，也可以是阻力，D正确。
考点一　静摩擦力的有无及方向判断“三法”
2.运动状态法先确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的有无及方向。3.牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体是否受到静摩擦力并判断方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体是否受到静摩擦力及方向。
【典例3】 (2020·7月浙江选考，3)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图2所示。已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff。下列受力分析示意图可能正确的是(　　)
解析　由题给信息可知，升力F2与速度方向垂直，B、D项错误；空气阻力Ff与速度方向相反，C项错误，A项正确。
【变式1】 (多选)如图3所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，则下列说法正确的是(　　)A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C.B、C受到的摩擦力方向相同D.B、C受到的摩擦力方向相反
解析　A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，B、C正确，D错误。
考点二　摩擦力的分析与计算
1.静摩擦力的分析(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则Ff＝ma。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力。2.滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点(1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。
题型1　静摩擦力的分析与计算
【典例4】 (多选)(2020·河北唐山市上学期期末)如图4所示，长木板A与物体B叠放在水平地面上，物体与木板左端立柱间放置水平轻质弹簧，在水平外力F作用下，木板和物体都静止不动，弹簧处于压缩状态。将外力F缓慢减小到零，物体始终不动，在此过程中(　　) A.弹簧弹力不变B.物体B所受摩擦力逐渐减小C.物体B所受摩擦力始终向左D.木板A所受地面的摩擦力逐渐减小
解析　将外力F缓慢减小到零，物体始终不动，弹簧的长度不变，则弹力不变，选项A正确；对物体B，因开始时所受摩擦力的方向不确定，则有F弹＝F±Ff，则随F的减小，物体B所受摩擦力的大小和方向都不能确定，选项B、C错误；对A、B与弹簧组成的整体，在水平方向，力F与地面对A的摩擦力平衡，则随F的减小，木板A所受地面的摩擦力逐渐减小，选项D正确。
【变式2】 如图所示为某新型夹砖机，它能用两支巨大的“手臂”将几吨砖夹起，大大提高了工作效率。已知某夹砖机能夹起质量为m的砖，两支“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g)，则“手臂”与砖之间的动摩擦因数至少为(　　)
【变式3】 (2020·广东揭阳市第一次模拟)如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C三个物块，物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接，两弹簧的伸长量相同，且它们之间的夹角∠ABC＝120°，整个系统处于静止状态。已知A物块所受的摩擦力大小为Ff，则B物块所受的摩擦力大小为(　　)
解析　物块A水平方向上受弹簧的拉力FT和水平面的静摩擦力Ff作用，根据共点力平衡条件可知：FT＝Ff，由于两根弹簧相同，且伸长量相同，因此，两弹簧上的弹力大小相等，物块B水平方向受两弹簧的拉力和水平面的静摩擦力Ff′作用，根据共点力平衡条件可知：Ff′＝2FTcs 60°＝Ff，故选项B正确。
题型2　滑动摩擦力的分析与计算
解析　物块沿斜面向上匀速运动，受力如图，根据平衡条件可得 F＝Ff＋mgsin θ①Ff＝μFN②FN＝mgcs θ③由①②③式得F＝mgsin θ＋μmgcs θ
代入数据得m＝150 kg，选项A正确。
【变式4】 (多选)(2020·广东珠海市上学期期末)自动卸货车始终静止在水平地面上。车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角，用以卸下车厢中的货物。当倾角增大到θ时，质量为M的木箱A与装在箱内的质量为m的物体B一起以共同的速度v沿车厢底匀速滑下，则下列说法正确的是(　　)A.A受到的静摩擦力方向沿斜面向上B.A受到的摩擦力为Mgsin θ，方向沿底面向上C.A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为Mgsin θD.A与车厢底面间的动摩擦因数μ＝tan θ
解析　A受到车厢底面的摩擦力是滑动摩擦力，受到B的摩擦力是静摩擦力，方向沿斜面向下，故A错误；对A受力分析，受重力、支持力、车厢底面对A的摩擦力、B对A的压力和B对A的摩擦力，根据A匀速运动，受力平衡，A受到的摩擦力大小为Mgsin θ，方向沿底面向上，故B正确；将A、B作为整体，匀速运动，受力平衡，所以A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为(M＋m)gsin θ，故C错误；对于A、B整体，根据受力平衡，有(M＋m)gsin θ＝μ(M＋m)sin θ，所以μ＝tan θ，故D正确。
考点三　摩擦力的“四类典型”突变问题
类型1　“静—静”突变物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
【典例6】 (2020·福建三明市质检)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，则(g＝10 m/s2)(　　)
A.物体A相对小车向右运动B.物体A受到的摩擦力减小C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体A受到的弹簧的拉力增大解析　由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm≥5 N，小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力F合＝ma＝10 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，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故选项A、B错误，C正确；物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。
类型2　“静—动”突变物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。
【典例7】(多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。据此可求(　　) A.A、B之间的最大静摩擦力B.水平面与B之间的滑动摩擦力C.A、B之间的动摩擦因数μABD.B与水平面间的动摩擦因数μ
解析　当F大于B与地面间的最大静摩擦力后，拉力传感器才有示数，地面对B的最大静摩擦力为Ffm＝kt1，A、B相对滑动后，拉力传感器的示数保持不变，则FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，选项A、B正确；由于A、B的质量未知，则μAB和μ不能求出，选项C、D错误。
类型3　“动—静”突变在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。
【典例8】 把一重为G的物体用一个水平的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖立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Ff随t的变化关系是(　　)
解析　根据滑动摩擦力Ff＝μFN＝μF，随着压力F均匀增大，摩擦力Ff均匀增大，当摩擦力增大到大于重力以后，物体做减速运动直到静止，摩擦力变为静摩擦力，始终等于受到的重力，故选项B正确。
类型4　“动—动”突变在滑动摩擦力作用下运动至达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向。