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人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力课前预习课件ppt
展开1.进一步理解摩擦力的概念,会用条件法、假设法、状态法判断摩擦力的有无(重点)。2.会计算摩擦力的大小。3.掌握摩擦力突变问题的分析方法,能分析滑动摩擦力、静摩擦力的突变问题(重难点)。
如图所示,各物体接触面均不光滑,请分析以下A物体是否受到摩擦力的作用。如果有,是哪种摩擦力?方向如何?
答案 A图:物体相对于木板向左运动,受滑动摩擦力的作用,方向水平向右B图:物体在水平方向上没有相对运动趋势,不受摩擦力作用C图:物体相对斜面有沿斜面向下的运动趋势,受静摩擦力,方向沿斜面向上D图:物体相对于传送带有沿传送带向下的运动趋势,受静摩擦力,方向沿传送带向上
1.对摩擦力的理解(1)摩擦力是指发生在两个相互接触的物体之间的阻碍两个物体间的相对运动或相对运动趋势的力。(2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体可能受到静摩擦力的作用。(3)受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的,静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用。
2.摩擦力的方向(1)静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。可利用假设法判断,即假设接触面光滑,物体相对于它接触的物体运动的方向,就是相对运动趋势方向。例如:静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。(如图甲)静摩擦力的方向与物体的运动方向可以成任意角度,如图乙所示。
(2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,与物体的运动方向无关。(3)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可以是动力,也可以是阻力,如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相同,则摩擦力为动力,如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相反,则摩擦力为阻力。
3.摩擦力有无的判断方法(1)条件法:根据摩擦力产生的条件判断。(2)假设法:假设接触面光滑,若物体原来的运动状态改变,说明存在摩擦力;否则不存在摩擦力。(3)状态法:由物体所处的状态分析,若物体静止或做匀速直线运动,根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。
如图所示,一辆汽车在平直公路上向右行驶,车上有一木箱,试判断下列情况中木箱所受的摩擦力种类及摩擦力的方向,是阻力还是动力?
答案 静摩擦力 向右 动力
(1)汽车由静止向右加速运动时(木箱和车无相对滑动);
木箱随汽车一起由静止加速运动,假设二者的接触面是光滑的,则汽车加速时,木箱由于惯性要保持原来相对地面静止的状态,因此它将相对于汽车向左滑动,而实际上木箱与汽车无相对滑动,即相对静止,说明木箱有相对汽车向左滑动的趋势,所以木箱受到向右的静摩擦力,此静摩擦力为动力。
(2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动);
答案 静摩擦力 向左 阻力
汽车刹车时,速度减小,假设木箱与汽车的接触面是光滑的,则木箱将相对汽车向右滑动,而实际上木箱没有滑动,说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势,所以木箱受到向左的静摩擦力,此静摩擦力为阻力。
(3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动);
木箱随汽车一起匀速运动时,二者无相对运动或相对运动趋势,因而木箱不受摩擦力。
(4)汽车刹车,木箱在车上滑动时;
答案 滑动摩擦力 向左 阻力
汽车刹车,木箱相对于汽车向右滑动,可知木箱受到向左的滑动摩擦力,此滑动摩擦力为阻力。
(5)汽车突然向右加速,木箱在车上滑动时。
答案 滑动摩擦力 向右 动力
汽车突然向右加速,木箱相对于汽车向左滑动,可知木箱受到向右的滑动摩擦力,此滑动摩擦力为动力。
A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体不受摩擦力作用C.B物体受到的摩擦力沿传送带向下D.B、C两物体受到的摩擦力方向相反
(2023·温州市高一期中)如图所示,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(物体与传送带相对静止),运动方向如图中箭头指示方向。下列说法正确的是
A物体沿水平方向做匀速直线运动,不受摩擦力作用,A错误;B、C两物体均有相对传送带向下的运动趋势,故均受到沿传送带向上的静摩擦力作用,B正确,C、D错误。
质量为2 kg的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,给物体一水平推力F。(取g=10 N/kg)
答案 由题意知最大静摩擦力为Fmax=μFN=0.5×20=10 N当F=5 N时,物体不动,Ff=5 N
(1)当推力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
答案 当F=12 N时,物体滑动,Ff=10 N。
(2)当推力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
如图所示,用水平力F将一木块压在竖直墙壁上,已知木块重力G=6 N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25,问:(1)当F=25 N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为多大?
当F=25 N时,木块没有动,则木块在竖直方向上受到的重力和静摩擦力平衡,即Ff1=G=6 N。
(2)当F增大为30 N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?
当F增大为30 N时,木块仍静止,木块在竖直方向上仍然只受重力和静摩擦力,且二力平衡,即Ff2=G=6 N。
(3)当F=10 N时,木块沿墙壁下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?
当F=10 N时,木块沿墙壁下滑,此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,在水平方向上,木块受水平力F和墙壁的弹力,二力平衡,则FN=F=10 N,则Ff3=μFN=0.25×10 N=2.5 N。
(4)当F=6 N时,木块受到的摩擦力又为多大?
当F=6 N时,FN′=6 N,木块沿竖直墙壁下滑,则木块受到的滑动摩擦力Ff4=μFN′=0.25×6 N=1.5 N。
在计算摩擦力的大小时,我们应当首先判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。
摩擦力突变的类型(1)静摩擦力大小或方向发生突变。(2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力。(3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力。可概括为“静—静”突变,“静—动”突变,“动—静”突变,其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。
如图所示,一滑块静止在粗糙的水平木板上,现将木板的一端缓慢抬高,直至木板与水平面成90°角。在0<θ<90°的过程中,关于滑块所受的摩擦力,下列说法正确的是A.滑块先受静摩擦力,然后受滑动摩擦力B.滑块先不受摩擦力,然后受滑动摩擦力C.滑块始终受到静摩擦力D.滑块始终受到滑动摩擦力
木板与水平方向夹角较小时,滑块相对木板静止,滑块受到静摩擦力,木板与水平方向夹角达到某一角度时,滑块相对木板下滑,滑块受到滑动摩擦力,故A正确。
如图所示,物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像正确的是(取向右为正方向,g取10 N/kg)
物体A向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由Ff1=μmg,得Ff1=2 N;物体静止后,因受到向左的作用力F0=1 N
手拿杯子匀速向上运动,杯子受静摩擦力作用,但杯子是运动的,故A错误;物体间接触面粗糙,有弹力,还要有相对运动或相对运动趋势,才有摩擦力,则有弹力不一定有摩擦力,故B错误;摩擦力的方向跟物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向无关,所以摩擦力方向可以跟物体运动方向相同,也可以相反,故C正确;摩擦力可以是动力,也可以是阻力,如把物体无初速度地放在匀速运动的水平传送带上,物体受滑动摩擦力,与运动方向相同,为动力,故D错误。
2.(2022·汕头市高一期末)如图,钢笔斜放搁置在鼠标上,关于钢笔在水平桌面的支撑点M和鼠标的支撑点N处受力的方向,下列说法正确的是A.N处受到的支持力方向竖直向上B.M处受到的支持力方向竖直向上C.M处受到的静摩擦力方向沿MN方向D.N处受到的静摩擦力方向沿水平方向
N处受到的支持力方向垂直于钢笔与鼠标的接触面斜向右上;由于钢笔有沿接触面向下滑动的趋势,所以N处受到的静摩擦力方向沿MN斜向左上,故A、D错误;M处受到的支持力方向垂直于水平桌面向上,即竖直向上;由于钢笔有沿水平桌面向右滑动趋势,所以M处受到的静摩擦力方向水平向左,故B正确,C错误。
3.如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是A.木箱所受的滑动摩擦力Ffmax=21 NB.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 NC.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21 N,当推力F>21 N后,静摩擦力变为滑动摩擦力,大小为20 N,木箱与地面间的动摩擦因数μ= =0.2,选项D正确。
4.(2023·苏州市高一期中)自行车的机械碟刹可以让车辆拥有更好的制动性,在同样的刹车过程中,碟刹因更高的稳定度和灵活性,致使刹车距离更短,提供更好的安全性。碟刹由碟刹器与碟刹片两者间的摩擦力实现制动。在一次缓慢刹车的过程中,下列有关机械碟刹的说法正确的是
A.碟刹器与自行车相对静止,碟刹器受到的是静摩擦力B.碟刹器上受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相同C.碟刹器夹住碟刹片的力越大,碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大D.自行车骑行速度越大,碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大
碟刹器与碟刹片相对运动,碟刹器受到的是滑动摩擦力,故A错误;碟刹器上受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相反,故B错误;碟刹器夹住碟刹片的力FN越大,碟刹器与碟刹片之间的摩擦力Ff=μFN也越大,故C正确;碟刹器与碟刹片之间的摩擦力与二者间的动摩擦因数和正压力大小有关,与自行车骑行速度无关,故D错误。
5.(2023·苏州市高一期中)如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一轻弹簧固定在竖直墙上,用水平恒力F1向左拉动B,使B做匀速运动,速度为v,A保持静止,此时轻弹簧水平且弹力大小为F2,下面说法正确的是A.木块A受到的是静摩擦力,大小等于F2B.若木板B以2v的速度匀速运动,则A受到的摩擦力为2F2C.木板B受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力D.若木板B加速向左运动,则弹簧弹力大小不变,仍为F2
A、B间产生相对滑动,木块A受到的是滑动摩擦力,大小等于F2,故A错误;无论木板B受到的拉力有多大,也无论向左匀速运动的速度有多大,A始终保持静止状态,弹簧弹力始终为F2,A、B之间的滑动摩擦力始终为F2,故B错误,D正确;木板B受到两个滑动摩擦力,合力大小等于F1,故C错误。
6.(2022·济南三中高一期中)考试中,右手拿橡皮在答题卡上擦除错误选项,左手把答题卡摁在桌面上静止。若全程只有橡皮和左手与答题卡的上表面接触,下列关于答题卡受到的摩擦力,说法正确的是A.答题卡处于静止状态,受到的摩擦力都是静摩擦力B.答题卡处于静止状态,不受摩擦力作用C.橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力D.答题卡相对于左手没有运动趋势
橡皮相对答题卡运动,则橡皮对答题卡的摩擦力是滑动摩擦力,对答题卡分析可知,答题卡受到桌面与手的摩擦力,答题卡相对于桌面静止,桌面与答题卡之间的摩擦力为静摩擦力,故C正确,A、B错误;若将左手移开,答题卡会相对桌面滑动,可知答题卡静止时受手的摩擦力,答题卡相对于左手有运动趋势,故D错误。
7.如图所示为传送带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则A.如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运 动,A受到沿传送带向下的摩擦力B.如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运 动,A受到沿传送带向下的摩擦力C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿传送带向下的摩擦力
摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,先判断物体的相对运动情况。对货物A来说,有相对于传送带向下滑动的趋势,则摩擦力与相对运动趋势方向相反,即沿传送带向上,选项A错误;货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动时,货物A有沿传送带向下运动的趋势,货物A受到沿传送带向上的摩擦力,选项B错误;如果货物A和传送带都静止,则货物A相对传送带有向下运动的趋势,货物A受到沿传送带向上的摩擦力,选项C错误;
货物A相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于货物A有向上的运动趋势,则货物A对传送带的摩擦力方向沿传送带向下,选项D正确。
8.如图所示为小明同学书桌上整齐摆放的一排书,中间夹了一本课本,已知中间的课本与左右课本之间的压力大小都为10 N,课本与课本之间的动摩擦因数均为0.25,为了将中间的课本水平抽出,小明要施加的水平拉力至少为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)A.2.5 N B.5 NC.10 N D.15 N
在把课本抽出的过程中,课本与左右课本间两个接触面都有滑动摩擦力,则有Ff=2μF压=2× 0.25×10 N=5 N,当拉力等于摩擦力Ff时,拉力最小,所以水平拉力至少为5 N,故B正确,A、C、D错误。
9.(2022·沧州市高一期末)如图所示,质量为m=2 kg滑块放在水平面上,t=0时刻给滑块一水平向右的初速度,同时在滑块上施加一水平向左大小为F=6 N的外力,规定初速度的方向为正方向,已知滑块与地面之间的动摩擦因数为μ= ,重力加速度g取10 m/s2,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则滑块所受的摩擦力随时间的变化规律可能正确的是
从t=0开始滑块以一定的初速度v向右滑行时,滑块受到水平向左的滑动摩擦力,滑动摩擦力大小为Ff1=μmg=8 N滑块受到的最大静摩擦力Ffm=μmg=8 N因为F
t=0时,物块受到的最大静摩擦力Ffmax=μF=0.4× 20 N=8 N,重力G=mg=0.4×10 N=4 N,故开始时,物块处于静止状态,受到静摩擦力作用。当最大静摩擦力等于重力时,mg=μF′,得F′=10 N,由题图乙知对应时刻为2 s,所以0~2 s内,物块受到的静摩擦力大小为4 N;2~4 s内,物块受到的滑动摩擦力Ff=μF,随F减小而逐渐减小,B正确。
11.(2023·北京市顺义区第九中学高一期中)如图所示,重力为30 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13 N,F2=5 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)求最大静摩擦力大小;
最大静摩擦力为Ffmax=μFN=μG=0.3×30 N=9 N;
(2)求木块所受的摩擦力的大小和方向;
答案 8 N 方向向左
因F1-F2=8 N
(3)当只将F1撤去时,木块受到的摩擦力的大小和方向;
答案 5 N 方向向右
当只将F1撤去时,木块在F2的作用下仍然处于静止状态,则Ff2=F2=5 N,方向向右;
(4)若撤去的力不是F1而是F2,求木块受到的摩擦力的大小和方向。
答案 9 N 方向向左
若撤去F2,因为F1>Ffmax,所以木块将滑动,所受的摩擦力为滑动摩擦力,则有Ff3=μG=9 N,方向向左。
12.(2022·启东市高一期末)重力分别为50 N和60 N的木块A、B间连接有水平轻弹簧,两木块静止在水平面上,A、B与水平面间的动摩擦因数均为0.25,弹簧被拉长了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m。现用大小为F=5 N、方向水平向右的拉力作用在木块B上,如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则力F作用后木块A、B所受的摩擦力的大小分别是A.8 N 3 N B.8 N 8 NC.8 N 13 N D.0 0
木块A与水平面间的滑动摩擦力为:FfA=μGA=0.25×50 N=12.5 N,木块B与水平面间的滑动摩擦力为:FfB=μGB=0.25×60 N=15 N,弹簧弹力为:F弹=kx=400×2×10-2 N=8 N,施加水平拉力F后,B木块水平方向受向左的弹簧弹力和向右的拉力,由于B木块与水平面间的最大静摩擦力为15 N(等于滑动摩擦力),大于弹簧弹力和拉力的合力,故木块B静止不动,木块B受到的静摩擦力FfB′=F弹-F=8 N-5 N=3 N;施加水平拉力F后,弹簧长度没有变化,弹力不变,故木块A相对水平面有向右的运动趋势,受到向左的静摩擦力,且与弹力大小相等,FfA′=F弹=8 N;综上所述,A正确,B、C、D错误。
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