人教版高中物理必修第一册专题提升5摩擦力的综合分析课件

这是一份物理全册综合教案配套课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。

重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
探究点一　判断摩擦力的有无与方向
一、摩擦力有无的四种判断方法1.条件法:根据产生摩擦力的条件(接触面粗糙、有压力、有相对运动或相对运动趋势)来判断其有无。注意两物体间有摩擦力时,必有弹力;而两物体间有弹力时,不一定有摩擦力。2.状态法:当物体处于平衡状态时,根据二力平衡判断摩擦力有无。
3.假设法——判断静摩擦力的有无假设接触面光滑——物体发生(或不发生)相对运动——物体具有(或没有)相对运动趋势——存在(或不存在)静摩擦力。4.相互作用判断法若甲对乙有静摩擦力,则乙对甲也有静摩擦力,并且甲、乙所受静摩擦力的方向相反。
二、静摩擦力的方向判定两法1.假设法:假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向。2.状态法:当物体处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向。
【例1】 (2023黑龙江高一月考)下列各图中物体A和B始终保持相对静止,关于物体A是否受摩擦力作用及物体A所受摩擦力的方向,下列说法正确的是(　　)
A.甲图中物体A受到向左的摩擦力B.乙图中物体A不受摩擦力C.丙图中物体A不受摩擦力D.丁图中物体A受到向右的摩擦力 
解析 题图甲中,物体A处于静止状态,假设物体A受静摩擦力作用,则物体A不能静止,因此假设是错误的,在甲图情况下物体A不受摩擦力作用,故A错误;题图乙中,物体A静止,由于物体A受向右的力F的作用,由二力平衡可知,物体A一定受向左的静摩擦力作用,故B错误;题图丙中,用力F拉水平地面上的物体B,物体B及其上面的物体A保持相对静止做匀速直线运动,假设物体A受静摩擦力作用,则物体A不能做匀速直线运动,因此假设是错误的,在丙图情况下物体A不受静摩擦力作用,故C正确;题图丁中,由于物体A做匀速直线运动,根据二力平衡可知,物体A在水平方向上一定受静摩擦力的作用,静摩擦力的方向向左,故D错误。
方法技巧　分析摩擦力时注意“三个方向”和“两个阻碍”(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。(2)相对运动方向:指滑动摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动方向。(3)相对运动趋势方向:指静摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动趋势方向。(4)阻碍:滑动摩擦力阻碍的是物体间的相对运动,静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,但它们不一定阻碍物体的运动,即它们都可以作动力,也可以作阻力。
对点演练1.(多选)(2023山西大同高一期中)水平的皮带传输装置如图所示,皮带的速度保持不变,物体被轻轻地放在皮带A端,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置B后滑动停止,随后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地C端,在传输过程中,该物体受摩擦力的情况是(　　)A.在AB段受水平向左的滑动摩擦力B.在AB段受水平向右的滑动摩擦力C.在BC段不受静摩擦力D.在BC段受水平向右的静摩擦力
解析 在AB段,物体的速度小于皮带的速度,相对皮带向左运动,则受到水平向右的滑动摩擦力,故A错误,B正确;在BC段,物体与皮带相对静止且无相对运动趋势,则不受静摩擦力,故C正确,D错误。
探究点二　摩擦力大小的计算
摩擦力大小的计算(1)计算摩擦力大小时,应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。(2)滑动摩擦力用公式Ff=μFN或平衡条件求解。(3)静摩擦力的大小根据运动状态求解。若物体处于静止状态或匀速直线运动状态,可利用二力平衡条件求解摩擦力。
【例2】 (2023吉林长春高一期末)水平桌面上一重力为200 N的物体,与桌面间的动摩擦因数是0.2,当依次用15 N和80 N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)A.15 N,40 NB.15 N,0C.40 N,40 ND.15 N,80 N
解析 因物体所受最大静摩擦力Fmax等于滑动摩擦力,而滑动摩擦力为Ff=μFN=μG=0.2×200 N=40 N,当水平拉力为15 NFmax时,物体被拉动,受到滑动摩擦力作用,摩擦力大小为Ff=μFN=μG=40 N,故A正确。
对点演练2.(多选)(2023山东济南高一月考)如图甲所示,通过一拉力传感器(能测量力大小的装置)水平向右拉一水平面上质量为5.0 kg的木块,A端的拉力均匀增加, 0~t1时
间内木块静止,木块运动后改变拉力,使木块在t2后做匀速直线运动。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化的图线,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)A.若F=4.0 N,则木块与水平面间的摩擦力Ff1=4.0 NB.若F=6.0 N,则木块与水平面间的摩擦力Ff2=6.0 NC.木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.11D.木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.10
解析 由图乙知,木块的最大静摩擦力为5.5 N,若F=4.0 N,木块与水平面间的摩擦力为静摩擦力,故摩擦力Ff1=F=4.0 N,A正确;若F=6.0 N,木块与水平面间的摩擦力为滑动摩擦力,由图乙可得Ff2=5.0 N,故B错误;由图乙可知木块与水平面的滑动摩擦力大小Ff=5.0 N,因此木块与水平面间的动摩擦因数为 =0.10,故C错误,D正确。
探究点三　摩擦力的突变
当物体受力或运动状态发生变化时,摩擦力常发生突变,常见类型如下:1.“静—静”突变当作用在物体上的力发生变化时,物体仍保持静止,而所受静摩擦力方向发生180°“突变”,则“突变”点是静摩擦力为零时。如图甲所示,原来静止的A物体,所受静摩擦力大小为4 N,方向水平向右,突然撤去F2,静摩擦力大小突变为3 N,方向向左。
2.“动—动”突变某物体相对于另一物体滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”,“突变”点为两物体相对速度为零时。
乙如图乙所示,轻放在传送带上的物体B,开始时受到的滑动摩擦力沿斜面向下,当物体速度与传送带速度相等之后,若物体仍受滑动摩擦力,则滑动摩擦力沿斜面向上。
3.“静—动”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力,“突变”点为静摩擦力达到最大值时。4.“动—静”突变两物体相对减速滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力,“突变”点为两物体相对速度刚好为零时。如图丙所示,沿斜面下滑的C物体,经一段时间后静止在斜面上,滑动摩擦力突变为静摩擦力。
【例3】 (2023广东广州高三月考)如图甲所示,A、B两个质量均为m的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,用一个水平向右且随时间逐渐增加的力F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,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,下列说法正确的是(　　)
A.0~t1时间内,A、B之间的静摩擦力逐渐增大B.t1~t2时间内,水平面与B之间为滑动摩擦力C.t1~t2时间内,水平面与B之间的摩擦力逐渐增大D.t2时刻,B与水平面之间的摩擦力为2μmg
解析 0~t1时间内传感器的拉力等于零,A、B之间没有摩擦力,A错误。t1~t2时间内,传感器的拉力增大,A受的摩擦力增大,A、B之间的摩擦力一定是静摩擦力,B一定是静止的,所以水平面与B之间为静摩擦力;又因为只有当B与水平面之间的静摩擦力达到最大值以后,A、B之间才产生静摩擦力,所以t1~t2时间内,水平面与B之间的静摩擦力始终等于最大静摩擦力,大小不变,B、C错误。从 t2时刻开始,随着F的增大,传感器的拉力不变,说明A、B两个物体之间的摩擦力不变,一定是滑动摩擦力,B一定开始运动了,B与水平面之间的摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小为Ff=μ×2mg=2μmg,D正确。
对点演练 3.(2023山东潍坊高一期中)如图甲所示,物块和木板叠放在水平实验台上,用一不可伸长的轻绳将物块与固定在实验台上的力传感器相连,轻绳水平,物块质量m=1 kg。t=0时,木板开始受到从0开始逐渐增大的水平外力F的作用,传感器示数随时间的变化关系如图乙所示。重力加速度取10 m/s2,则(　　)
A.传感器的示数等于水平拉力F的大小B.t=1 s时,物块与木板间的摩擦力大于1 NC.物块与木板相对滑动时,物块受到的摩擦力大小为2 N,方向水平向右D.物块与木板间的动摩擦因数大于0.2
解析 开始时,当木板在力F作用下还没有产生滑动时,传感器的示数等于物块所受的摩擦力,而水平拉力F的大小等于物块对木板的摩擦力与地面对木板的摩擦力之和,选项A错误;由图像可知,在0~2 s内物块与木板之间为静摩擦力,在t=2 s时最大静摩擦力大于2 N,则t=1 s时,物块与木板间的摩擦力大于1 N,选项B正确;由图像可知,物块与木板相对滑动时,物块受到的滑动摩擦力大小为2 N,方向水平向左,选项C错误;物块与木板间的动摩擦因数 =0.2,选项D错误。
1.(摩擦力的有无及方向)(2023江苏连云港高一期中)如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,一水平力F作用在B上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是(　　)A.A、B之间无摩擦力B.B受到A的摩擦力水平向左C.A受到B的摩擦力水平向左D.B对地面的摩擦力水平向右
解析 物体A做匀速直线运动,受力平衡,所以水平方向A物体不受摩擦力,A正确,B、C错误;将A、B看成整体并进行受力分析,地面对B的摩擦力水平向右,那么B对地面的摩擦力水平水平向左,D错误。
2.(滑动摩擦力的大小)(2023江苏苏州高一期末)如图为某同学课桌上整齐竖直摆放的一堆书,中间夹了一本物理课本,课本的质量为0.4 kg,两侧相邻书对物理课本的压力为10 N,书与物理课本之间的动摩擦因数均为0.3,重力加速度g取10 m/s2。为了将物理课本竖直向上抽出,该同学提供的拉力至少应大于(　　)
A.4 NB.7 N C.10 N D.14 N
解析 物理课本与相邻书的两个接触面都有滑动摩擦力,则有Ff=2μFN=2×0.3×10 N=6 N,为了将物理课本竖直向上抽出,该同学提供的拉力F>Ff+mg=(6+0.4×10) N=10 N,故C正确。
3.(静摩擦力的大小)(2023湖南常德高一月考)某次杂技表演中,杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升和匀速下滑时,所受的摩擦力分别是Ff1和Ff2,则(　　)A.Ff1向上,Ff2向下B.Ff1向下,Ff2向上C.Ff1、Ff2的大小相等D.Ff1是静摩擦力,数值上大于Ff2
解析 杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升时,手与竹竿之间存在静摩擦力,根据二力平衡条件得,杂技演员所受的静摩擦力Ff1方向沿竹竿向上,大小有Ff1=mg;杂技演员匀速下滑时,根据二力平衡条件得,杂技演员所受的滑动摩擦力Ff2方向沿竹竿向上,大小有Ff2=mg,故C正确。
4.(摩擦力的突变)(2023上海浦东高一期末)为研究木板与物块之间的摩擦力,某同学在粗糙的长木板上放置一物块,物块通过细线连接固定
在试验台上的力传感器,如图甲所示。水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示。下列说法不正确的是(　　)A.1.0~3.0 s时间内,物块受到的摩擦力方向始终水平向左B.1.0~1.3 s时间内,木板与物块间的摩擦力大小与物块对木板的正压力成正比C.1.0~1.3 s时间内,物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力D.2.4~3.0 s时间内,木板可能做变速直线运动