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(江苏专版)2020版高考物理一轮复习第二章第2节摩擦力讲义(含解析)

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摩擦力

(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。(×) (2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。(×) (3)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态。(√) (4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。(√) (5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。(√) (6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大。(×)

(7)两物体接触处的弹力增大时,接触面间的静摩擦力大小可能不变。(√)

突破点(一) 静摩擦力的有无及方向判断

[题点全练]

1.[多选](2018·长春期末)如图所示,三个相同的长方形物体A、B、C叠放在水平面上。水平向右的恒力F作用在B上,三个物体静止。下列说法中正确的是( )

A.B对A的摩擦力水平向左,大小为F B.B对C的摩擦力水平向左,大小为F C.C对B的摩擦力水平向左,大小为F D.地面对C的摩擦力水平向左,大小为F

解析:选CD 对A受力分析,物体A处于平衡状态,只受重力和支持力,不受到摩擦

力作用,若存在摩擦力,则出现不平衡现象,故A错误;对AB整体受力分析,水平方向受拉力和向左的摩擦力,根据平衡条件,C对B的摩擦力水平向左,大小为F;根据牛顿第三定律可知,B对C的摩擦力大小为F,方向水平向右,故B错误,C正确;对ABC整体受力分析,整体受到重力、地面的支持力、向右的拉力F、地面对C的静摩擦力,由共点力平衡可知,地面对C的摩擦力水平向左,大小为F,故D正确。

2.如图甲、乙所示,物体P、Q在力F作用下一起以相同速度沿力F方向匀速运动,乙图中斜面体固定不动。关于物体P所受的摩擦力,下列说法正确的是( )

A.甲、乙两图中物体P均受摩擦力,且方向均与F相同 B.甲、乙两图中物体P均受摩擦力,且方向均与F相反 C.甲、乙两图中物体P均不受摩擦力

D.甲图中物体P不受摩擦力,乙图中物体P受摩擦力,方向和F方向相同

解析:选D 甲图:P做匀速直线运动,P没有相对于Q的运动趋势,故P不受摩擦力;乙图:P也处于平衡状态,但P的重力使P有沿斜面下滑的趋势,则Q对P有向上的静摩擦力,故P受与F方向相同的摩擦力。故D正确。

3.[多选](2018·南京模拟)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,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:选BC 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,故B、C正确,D错误。

[题后悟通]

判断静摩擦力的有无及方向的三种方法 (1)假设法

利用假设法判断的思维程序如下:

(2)运动状态法

此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向。

(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受到的静摩擦力的方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。

突破点(二) 摩擦力大小的计算

1.滑动摩擦力的计算方法:可用公式f=μN计算,注意对物体间相互挤压的弹力N的分析,N并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。

2.静摩擦力的计算方法

(1)最大静摩擦力fmax的计算:最大静摩擦力fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即fmax=μN。

(2)一般静摩擦力的计算

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计算其大小。 ②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析。例如,水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。

[典例] (2018·衡水检测)如图所示:质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行,长木板与地面间动摩擦因数为μ1,木块与长木板间动摩

擦因数为μ2,若长木板仍处于静止状态,则长木板受地面摩擦力大小一定为( )

A.μ1(m+M)g C.μ1mg [审题指导]

物体m相对M向右滑动,受到向左的滑动摩擦力;力的作用是相互的,故m对M有向右的滑动摩擦力,故M有向右滑动的趋势,受到向左的静摩擦力。

[解析] 物体m相对M向右滑动,受到向左的滑动摩擦力,大小为:F1=μ2FN=μ2mg;

B.μ2mg D.μ2mg+μ1Mg

力的作用是相互的,故木块对长木板有向右的滑动摩擦力,故长木板有向右滑动的趋势,受到地面对其向左的静摩擦力,根据平衡条件,有F2=F1,因而F2=μ2mg。

本题中木板受地面的静摩擦力,故不能用F=μ1(m+M)g求摩擦力,故只有B正确。 [答案] B

[易错提醒] 计算摩擦力时的三点注意

(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解。

(2)公式F=μFN中FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力。

(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关。

[集训冲关]

1.(2018·扬州六校联考)如图所示,两块相同的木块被竖直的木板夹住保持静止状态,设每一木块的质量为m,则两木块间的摩擦力大小为( )

A.0 C.mg

B.0.5mg D.2mg

解析:选A 设每一木块的重力为G,一侧木板对木块的摩擦力大小为f1,两块木块之间的摩擦力大小为f2。根据平衡条件得,对整体,有:2f1=2G,得f1=G。对A木块,有:

f1+f2=G,解得f2=0。即两木块间摩擦力为零,故A正确,B、C、D错误。

2.[多选](2019·如东月考)如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,木块与墙壁间的动摩擦因数为μ,且受到水平力F的作用。下列说法正确的是( )

A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上 B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大 C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为μF

D.若开始时木块静止,瞬间将F撤去,此后木块将做自由落体运动

解析:选ACD 若木块静止,则竖直方向上的静摩擦力与重力大小相等,方向相反,故A项正确,B项错误;木块沿墙壁向下运动时,受到向上的滑动摩擦力作用,滑动摩擦力等于动摩擦因数与正压力的乘积,这里正压力等于F,故C项正确;依据受力分析,撤去F后,木块只受重力作用,故D正确。

突破点(三) 摩擦力的三类突变

静—静”突变

物体在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

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