专题辅导与能力提升板块一力学专题一摩擦力.doc

1、1专题辅导与能力提升 板块一 力学专题一 摩擦力知识结构说明：1.正确地对物体进行受力分析是研究力学问题的基础和关键.分析物体受力时，要将物体与其他物体隔离开，只分析物体所受的“性质力” ，不分析那些“效果力” ，要不漏力也不-多力.要准确地分析物体受力的方向，如：压力垂直于接触面，摩擦力沿接触面的切线，安培力服从左手定则且垂直于电流和磁场所决定的平面，等等. 2.力和运动的合成、分解都是等效思想方法的应用.3.直线运动中最常见的是变速直线运动，而匀变速直线运动又是变速直线运动中最基本、最简单的运动形式，是一理想化的运动模型.因此，高中对直线运动的研究重点是匀变速直线运动.匀变速直线运动的规律

2、有公式表达和图象表达两种表达方式.对这两种表达方式都要理解和掌握，不可偏废.4.牛顿运动定律、动量定理、动能定理及两个守恒定律是力学中的重要规律，要明确它们的意义、适用条件，要知道每个规律的特点，即各个规律适合于解决哪一类问题、不适合或不能解决哪一类问题.通过应用积累经验，逐步提高解题时直觉判断的敏锐性.5.匀速圆周运动和简谐运动是机械运动的更复杂的运动形式，对这两种运动的研究和处理方法仍是上述力学规律的具体应用.要掌握万有引力作用下的天体运动、人造地球卫星运动的研究方法，要了解一些与航天科技有关的背景知识.6.波动是运动的一种特殊形式.由于波动在近代物理研究中的重要性，近些年的高考一直很重视

3、对波动的考查.中学阶段对波动规律的表达是以图象为主的.要理解图象的意义，要掌握波动的特点，要注意由于波动的时间周期性和空间周期性而造成的多解性.专题一 摩擦力高考趋势展望摩擦力，特别是静摩擦力的方向判断与大小计算，历来是学生学习的难点，也是高考考查的热点.2从近几年高考考查的特点看，有些题目直接考查考生对摩擦力产生的条件、方向判断及大小计算方法的理解和掌握情况，有些题目结合动力学问题考查摩擦力.根据高考对摩擦力的考查特点，在第二阶段复习中，应加深对摩擦力产生条件的理解，熟练掌握摩擦力方向的判断方法，明确静摩擦力大小和滑动摩擦力大小所遵循的不同规律.知识要点整合相互接触、挤压的物体存在相对运动或

4、相对运动趋势时，在它们的接触面间就会产生阻碍其相对运动的摩擦力.其中：1. 物体存在相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力.滑动摩擦力的大小与物体间的压力成正比，表达式为F=F N；其方向总是与物体相对运动的方向相反，但不一定与物体对地的运动方向相反.因此，滑动摩擦力可能是阻力，也可能是动力，可能对物体做负功，也可能对物体做正功.由于受滑动摩擦力作用的物体也可能是静止的，所以，滑动摩擦力也可能对物体不做功.受滑动摩擦力作用的两个物体，由于有相对运动，所以，一对相互作用的滑动摩擦力对两物体做功的代数和 W 和 不为零，并且 W 和 等于两物体间相互作用的滑动摩擦力 F 跟它们相对路程 s 的乘积，也

5、等于两物体间由于摩擦而产生的热量 Q 热 ，即 Q 热 =W 和 =F s.2.物体间保持相对静止但存在相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力.静摩擦力的大小除最大值外无确定的表达式，其大小可为零与最大值间的任意值，具体大小由物体的受力情况和运动状态决定.静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反，与物体对地的运动方向间无确定的关系，可能与物体对地的运动方向相同、相反、垂直或成任意角度，因此静摩擦力可以对物体做负功、正功或不做功，但在任何情况下，静摩擦力对相互作用的系统做功的代数和总为零，故静摩擦力做功不会改变系统的机械能，不会将机械能转化为内能.精典题例解读例 1如图 1-1-1， C 是

6、水平地面， A、 B 是两个长方形物块， F 是作用在 B 上沿水平方向的力，物体 A 和 B 以相同的速度做匀速直线运动.由此可知 A、 B 间的动摩擦因数 1和 B、 C 间的动摩擦因数 2可能是图 1-1-1A. 1=0 2=0 B. 1=0 20 C. 10 2=0 D. 10 20【解析】 选 A、 B 整体为研究对象，由于 B 受推力 F 的作用还做匀速直线运动，可知地面对 B 的摩擦力一定水平向左，故 20，对 A 受力分析知，水平方向不受力， 1可能为 0，也可能不为 0.故 B、D 正确. 小结：本题主要考查由物体的运动情况和所受其他力的情况来判断摩擦力的有无.A 物体虽然随

7、 B 物体一起运动，但它们之间并无相对运动的趋势，因此摩擦力为零.但却不能因此而得出它们之间的摩擦因数也为零的结论. 例 2如图 1-1-2 所示，一质量为 m 的货物放在倾角为 的传送带上随传送带一起向上或向下做加速运动.设加速度大小为 a，试求两种情况下货物所受的摩擦力 F. 图 1-1-2【解析】 物体 m 向上加速运动时，由于沿斜面向下有重力的分力，所以要使物体随传送带向上加速运动，传送带对物体的摩擦力必定沿传送带向上.物体沿斜面向下加速运动时，摩擦力的方向要视加速度的大小而定，当加速度为某一合适值时，重力沿斜面方向的分力恰好提供了所需的合外力，则摩擦力为零；当加速度大于此值时，摩擦力

8、应沿斜面向下；当加速度小于此值时，摩擦力应沿斜面向上. 向上加速运动时，由牛顿第二定律，得： F-mgsin =ma3所以 F=mgsin +ma,方向沿斜面向上.向下加速运动时，由牛顿第二定律，得： mgsin -F=ma(设 F 沿斜面向上)所以 F=mgsin -ma 当 gsin 时， F0.与所设方向相同沿斜面向上.当 a=gsin 时， F=0.即货物与传送带间无摩擦力作用.当 a gsin 时， F0.与所设方向相反沿斜面向下.小结：当物体加速运动而摩擦力方向不明确时，可先假设摩擦力向某一方向，然后应用牛顿第二定律导出表达式，再结合具体情况进行讨论.例 3如图 1-1-3 所示，

9、一直角斜槽（两槽面间夹角为 90，两槽面跟竖直面的夹角均为 45） ，对水平面的倾角为 ，一个横截面为正方形的物块恰能沿此斜槽匀速下滑.假定两槽面的材料和槽面的情况相同，求物块和槽面之间的动摩擦因数 .图 1-1-3【 解 析 】 物 块 沿 斜 槽 匀 速 下 滑 ， 说 明 物 块 所 受 摩 擦 力 与 重 力 在 斜 槽 方 向 的 分 力 相 等 .滑 动 摩 擦 力 等 于 动 摩 擦 因 数 与 物体 间 正 压 力 的 乘 积 ， 要 注 意 ， 此 题 中 的 正 压 力 并 不 等 于 mgcos .正确画出受力图是解答此题的关键.如图 1-1-4 所示，设左右槽面作用于物

10、块的支持力分别为 FN1、 FN2，由于对称性， FN1=FN2，它们的合力 FN垂直于槽底线，且图 1-1-4FN= 11245cosNF相应的左、右两槽面作用于物块的滑动摩擦力 F 1和 F 2相等，它们的合力 F 平行于槽底线，且F =2F 1=2F N1 根据平衡条件 F =mgsin ， FN=mgcos 从上面两个方程得 =tan N将代入可得 = tan 2小结：求摩擦力大小时要特别注意以下问题：（1）区分静摩擦力和滑动摩擦力.滑动摩擦力和静摩擦力的大小所遵循的规律不同，滑动摩擦力的大小与压力成正比，静摩擦力的大小与压力无关.4（2）物体在某一接触面上所受的滑动摩擦力与该接触面上

11、的压力成正比.例 4如图 1-1-5 所示，质量 M=10 kg 的木楔 ABC 静止于粗糙水平地面上，动摩擦因数 =0.02，在木楔的倾角 为 30的斜面上有一质量 m=1.0 kg 的物块由静止开始沿斜面下滑.当滑行路程 s=1.4 m 时，其速度 v=1.4 m/s，在这过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.（ g 取 10 m/s2）.图 1-1-5【解析】 地面对木楔的摩擦力为静摩擦力，但不一定为最大静摩擦力，所以不能由 F =F N来计算求得，只能根据物体的运动情况和受力情况来确定.物块沿斜面匀加速下滑，由 vt2-v02=2as 可求得物块下滑的加速度a= =0.7

12、 m/s2 gsin =5 m/s2svt2可知物块受到摩擦力的作用.此条件下，物块与木楔受力情况分别如图 1-1-6 和图 1-1-7 所示.图 1-1-6 图 1-1-7物块沿斜面以加速度 a 下滑，对它沿斜面方向和垂直于斜面方向由牛顿第二定律有mgsin -F 1=mamgcos -FN1=0木楔静止，对它沿水平方向和竖直方向由牛顿第二定律，并注意 F 1与 F 1， FN1与 FN1等值反向，有F 2+F 1cos -FN1sin =0FN2-Mg-FN1cos -F 1sin =0由上面各式解得地面对木楔摩擦力F 2=FN1sin -F 1cos=mgcos sin -(mgsin

13、-ma)cos =macos =1.00.7 N=0.61 N23此力方向与所设方向相同，由 C 指向 B.另外由以上几式联立还可求出地面对木楔的支持力FN2=Mg+mgcos2 +(mgsin -ma)sin =Mg+mg-masin =1110 N-1.00.7 N=109.65 N( m+M)g15显然，这是由于物块和木楔系统有向下的加速度而产生了失重现象. 对此题也可以系统为研究对象.在水平方向，木楔静止，加速度为零；物块加速度的水平分量为 ax=acos .对系统在水平方向由牛顿第二定律，有F 2=max=macos =0.61 N小 结 ： （ 1） 静 摩 擦 力 的 大 小 是

14、 个 变 量 ， 它 的 大 小 常 需 要 根 据 物 体 的 运 动 状 态 及 摩 擦 力 与 物 体 所 受 其 他 力 的 关 系 来 确定 . （ 2）由此题可看出，研究对象的选取对解题步骤的简繁程度有很大的影响.应用强化训练1.如图 1-1-8 所示， A、 B 两物体叠放在一起，用手托住，让它们静靠在墙边，然后释放，它们同时沿竖直墙面自由下滑，已知 mA mB，则物体 B图 1-1-8A.只受一个重力 B.受到重力和一个摩擦力C.受到重力、一个弹力和一个摩擦力 D.受到重力、一个摩擦力、两个弹力【解析】 由于 A、 B 与竖直墙壁间没有弹力，故它们也不受摩擦力， A、 B 一起

15、做自由落体运动，它们之间也没有相互作用的弹力，故 A 和 B 都只受重力作用，A 选项正确.【答案】 A2.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【解析】 人在自行车上蹬车前进时，后轮与地面接触处有相对于地面向后滑动的趋势，故受到向前的静摩擦力，这就是自行车前进的动力.前轮有向前滑动的趋势，故受到向后的摩擦力作用，选项 D 正确.【答案】 D3.如图 1-1-9 所示，重 6 N 的木块静止在倾角为 30的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于 4 N 的力 F 推木块，木块仍保持静止，则木块所受的

16、摩擦力大小为图 1-1-9A.4 N B.3 N C.5 N D.6 N【解析】 木块所受重力沿斜面的分力大小为 mgsin30=3 N，它与水平推力 F 的合力大小为 5 N，木块所受的静摩擦力 F 跟该合力是一对平衡力，故木块所受的静摩擦力大小为 5 N，选项 C 正确.【答案】 C4.如图 1-1-10 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 块 与 木 板 间 、木 板 与 桌 面 间 的 动 摩 擦 因 数 均 为 .则 木 板 所 受 桌 面 的 摩 擦 力 大 小 为图 1-1-106A.mg B.2mg C.3mg D.4mg

17、 【解析】 木块与木板间的滑动摩擦力大小为 mg ，木块对木板的滑动摩擦力跟桌面对木板的静摩擦力是一对平衡力，故桌面对木板的静摩擦力大小为 mg ，选项 A 正确.【答案】 A5.如图 1-1-11，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力 F 拉着木块沿桌面运动，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.则木块所受到的摩擦力 F 随拉力 F 变化的图象（图 1-1-12） ，正确的是图 1-1-11图 1-1-12【解析】 当木块不受拉力时（ F=0） ，桌面对木块没有摩擦力（ F =0)，当木块受到的水平拉力 F 较小时，木块仍保持静止，但出现向右运动的趋势，桌面对木块产生静摩擦力，其大小与

18、 F 相等，方向相反，随着水平拉力 F 不断增大，木块向右运动的趋势增强，桌面对木块 的 静 摩 擦 力 也 相 应 增 大 ， 直 到 水 平 拉 力 F 足 够 大 时 ， 木 块 开 始 滑 动 ， 桌 面 对 木 块 的静 摩 擦 力 达 最 大 值 F m， 在 这 个 过 程 中 ， 由 木 块 水 平 方 向 二 力 平 衡 条 件 知 ， 桌 面 对 木 块 的 静 摩 擦 力 F 始终与拉力 F 等值反向，即随着 F 的增大而增大.木块滑动后，桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力，它小于最大静摩擦力，并且，在木块继续滑动的过程中保持不变，故选项 D 正确.【答案】 D6.如图 1-

19、1-13 所示，一物体置于足够长的木板上.试分析将木板的一端由水平位置缓慢抬起至竖直的过程中，物体所摩擦力的变化情况.图 1-1-13【解析】 木板水平时，物体不受摩擦力作用，在木板的一端缓慢抬起的过程中，若物体相对木板静止，则它可看作处于平衡状态，由平衡条件得 F =mgsin ，故随着木板倾角 的增大，静摩擦力 F 也随着增大.若木板倾角增大到7一定角度，物体开始沿木板滑动，此后物体所受的滑动摩擦力大小为 F =mg cos ，随着 的增大，滑动摩擦力减小，木板竖直时， F =0.【答案】 当物体相对木板静止时，在木板的一端缓慢抬起的过程中，物体所受的静摩擦力从零逐渐增大；当物体相对木板滑

20、动时，则滑动摩擦力逐渐减小，木板竖直时，滑动摩擦力减小到零. 7.（2001 年全国高考，12）如图 1-1-14 所示，质量为 m、横截面为直角三角形的物块 ABC， ABC= ， AB 边靠在竖直墙面上， F 是垂直于斜面 BC 的推力.现物块静止不动，则摩擦力的大小为_.图 1-1-14【解析】 物块 ABC 受到四个力的作用，受力如图所示，由平衡条件得F=mg+Fsin【答案】 mg+Fsin8.如图 1-1-15 所示，质量为 m 的物体紧贴在竖直墙壁上，它与墙壁间动摩擦因数为 ，作用在物体上的力 F 与竖直方向成 角，物体 A 沿墙壁做匀速直线运动， A 受到的摩擦力大小是图 1-

21、1-15A.F sin B.mg C.一定是 mg-Fcos D.一定是 Fcos -mg【解析】 A 对竖直墙壁的压力为 Fsin ，则 A 所受的滑动摩擦力大小一定为 F sin ，若 A 沿墙壁匀速上滑，由平衡条件得Fcos =mg+F 1则滑动摩擦力大小为F 1=Fcos -mg.若 A 沿墙壁匀速下滑，由平衡条件得8Fcos +F 2=mg则滑动摩擦力大小为F 2=mg-Fcos【答案】 A9.（2001 年全国理综，18）如图 1-1-16 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 的轻弹簧连结起来，木块与地面间的动

22、摩擦因数为 ，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图 1-1-16A.l+ m1g B.l+ (m1+m2)g C.l- m1g D.l+ ( )gkkkk21m【解析】 两木块匀速滑动时，弹簧的弹力跟木块 1 所受的滑动摩擦力是一对平衡力 ，设弹簧伸长 x，则kx=m 1g x= m1gk两木块间的距离为： l+x=l+ m1g，A 选项正确.k【答案】 A10.如图 1-1-17 所示，位于斜面上的物块 m 在沿斜面向上的力 F 作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力图 1-1-17方向可能沿斜面向上 方向可能沿斜面向下大小可能为零 大小可能等于

23、F以上判断正确的是A.只有 B.只有 C.只有 D.都正确【 解 析 】 当 F=mgsin 时 ， 摩 擦 力 F =0； 当 F mgsin 时 ， F 沿 斜 面 向 下 ； 当 F mgsin 时， F 沿斜面向上；当F= mgsin 时， F = mgsin ， F=F . 2121【答案】 D11.如图 1-1-18 所示，倾角为 的三角形滑块上放置一个质量为 m 的物体，它们一起以加速度 a 在水平面上向右做匀加速直线运动.对于 m 所受的摩擦力，下列叙述正确的有图 1-1-189方向可能沿斜面向上 方向可能沿斜面向下 可能不存在摩擦力 一定存在摩擦力A. B. C. D.【解析

24、】 若物体不受摩擦力，则它只受重力 mg 和斜面的支持力 FN，如图所示，由牛顿第二定律得mgtan =ma a=gtan 若 它 们 一 起 向 右 做 加 速 运 动 的 加 速 度 a gtan ， 物 体 受 的 摩 擦 力 沿 斜 面 向 下 ； 若 a gtan ， 物体所受的摩擦力沿斜面向上，故选项 B 正确.【答案】 B12.全国著名发明家邹德俊发明了一种“吸盘式”挂衣钩，如图 1-1-19 所示，将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上时，可挂上衣帽等物品.如果挂衣钩的吸盘压紧时，它的圆面直径为 m，吸盘圆面压在墙上的 的面积跟墙1054面完全接触，中间 未接触部分间无空气.已知

25、吸盘与墙面间的动摩擦因数为 0.5，则这种挂钩最多能挂多重的物体？51（大气压强 p0=1.0105 Pa）图 1-1-19【解析】 吸盘对墙面的压力大小为FN=p0S=p0r 2挂钩上所能挂物体的最大重力等于吸盘所受的最大静摩擦力，即G=F N=p 0r 2=0.51.0105 N401=125 N【答案】 125 N教学参考链接摩擦力既是学生学习及复习中的难点，也是高考的热点，几乎在每年的高考试题中，或者单独考查，或者渗透在其他题目中，都要涉及摩擦力的问题，这也是我们在第一轮复习中把摩擦力作为重点，现在又把它作为一个专题强化复习的原因.学生在分析摩擦力的问题时，常出现以下问题：（1）对摩擦

26、力产生条件中和摩擦力方向中的“相对”二字的含义理解不深刻，常错误认为“只有静止的物体才受静摩擦力” “只有滑动的物体才受滑动摩擦力” “静摩擦力一定不做功” “滑动摩擦力一定做功” “摩擦力一定是阻力” “摩擦力一定做负功”等等.（2）常常不加区分滑动摩擦力和静摩擦力，都按10Ff=F N进行分析和计算.通过本轮复习要让学生搞清这些问题.为此，在本专题的【知识要点整合】中对这些问题进行了总结和讨论，并在【精典题例解读】中结合例题进一步分析说明，其中例 1 重点说明静摩擦力的产生条件，例 2 说明静摩擦力的方向判断方法和大小的计算方法，例 3 说明滑动摩擦力大小的计算方法，并特别强调某接触面上的滑动摩擦力跟该接触面上的压力成正比.例 4 针对较复杂的问题说明如何利用隔离法和整体法分析摩擦力的问题.【应用强化训练】也是针对上述问题设置习题，通过强化训练，巩固知识，掌握方法.