物理第二章 相互作用（第1课时）重力 弹力 摩擦力.ppt

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1、第二章相互作用第二章相互作用统计考情统计考情有的放矢有的放矢 明考情明考情考点内容考点内容全国新全国新课标课标卷命卷命题实题实况况课时课时考点名称考点名称201120112012201220132013201420142015201520162016卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷重力重力弹弹力力摩擦力摩擦力弹弹力的分析力的分析和和计计算算T1T17 7T1T19 9弹弹簧簧类弹类弹力力问题问题的分析的分析和和计计算算摩擦力的分摩擦力的分析和析和计计算算T24T24T2T20 0T2T24 4T1T16 6T2T25 5摩擦力的突摩擦力的突变问题变问题T21T21T1T15 5T2T25

2、5T2T20 0T2T20 0T2T25 5T2T25 5T1T19 9力的力的合成合成和分解和分解共点力的合成共点力的合成T2T21 1力的分解力的分解绳绳上的上的“死死结结”和和“活活结结”问题问题T1T17 7受力分受力分析共析共点力的点力的平衡平衡物体的受力分析物体的受力分析T2T24 4T2T24 4求平衡求平衡类问题类问题的的方法方法T16T16T24T24T1T15 5T1T17 7T2T25 5T1T19 9T2T24 4T1T14 4T1T17 7动态动态平衡平衡问题问题T16T16T1T14 4整体法与隔离法整体法与隔离法在平衡在平衡问题问题中的中的应应用用平衡中的平衡中的

3、临临界和界和极极值问题值问题T24T24T1T19 9探究探究弹弹力和力和弹弹簧伸簧伸长长的的关系关系T2T23 3验证验证力的平行四力的平行四边边形定形定则则高高频频考考点点解解读读1.1.摩擦力的突摩擦力的突变问题变问题:全国新全国新课标课标卷卷对对摩擦力的突摩擦力的突变问题变问题几乎每年必考几乎每年必考,选择题选择题、计计算算题题中都有体中都有体现现.对该对该考点的考考点的考查查,既可以既可以结结合物体的平衡、牛合物体的平衡、牛顿顿第第二定律二定律,也可以与也可以与动动能定理、能定理、动动量定理、能量守恒定律、量定理、能量守恒定律、动动量守量守恒定律等相恒定律等相结结合合,还还可能与可能

4、与电场电场及磁及磁场场中的中的带电带电体的运体的运动动相相结结合合,题题目目难难度中等度中等.解决解决问题时问题时要注意要注意对对物体物体进进行受力分析和运行受力分析和运动动分分析析,分清楚是滑分清楚是滑动动摩擦力摩擦力还还是静摩擦力突是静摩擦力突变变的具体情况的具体情况.2.2.求平衡求平衡类问题类问题的方法的方法:求平衡求平衡类问题类问题的方法作的方法作为为一种分析物理一种分析物理问题问题的工具的工具,贯贯穿高考考穿高考考查查的大部分内容和考的大部分内容和考题题,考考查频查频率极高率极高,在在选择题选择题、计计算算题题中都有中都有体体现现.试题试题往往往往结结合生活合生活实实例、例、动动力

5、学知力学知识识,难难度中等度中等.备备考考时时要要注意解决共点力平衡的常用方法注意解决共点力平衡的常用方法,如正交分解法、力的三角形法如正交分解法、力的三角形法和和图图解法等解法等.第第1 1课时重力弹力摩擦力课时重力弹力摩擦力回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、重力一、重力1.1.产生产生:由于由于 的吸引而使物体受到的力的吸引而使物体受到的力.2.2.大小大小:与物体的质量成与物体的质量成 ,即即G=G=.可用可用 测量测量.3.3.方向方向:总是总是 .4.4.重心重心:物体物体 所受重力的等效点所受重力的等效

6、点,其位置与物体的其位置与物体的 分布分布和和 有关有关.二、形变、弹性、胡克定律二、形变、弹性、胡克定律1.1.形变形变:物体在力的作用下物体在力的作用下 或或 的变化的变化.(1)(1)弹性形变弹性形变:物体在形变后撤去作用力时能够物体在形变后撤去作用力时能够 的形变的形变.(2)(2)弹性限度弹性限度:当形变超过一定限度时当形变超过一定限度时,撤去作用力后撤去作用力后,物体不能完全恢复物体不能完全恢复原来的原来的 ,这个限度叫弹性限度这个限度叫弹性限度.地球地球正比正比mgmg弹簧测力计弹簧测力计竖直向下竖直向下各部分各部分质量质量形状形状形状形状体积体积恢复原状恢复原状形状形状2.2.

7、弹力弹力(1)(1)定义定义:发生弹性形变的物体发生弹性形变的物体,由于要由于要 ,对与它对与它 的物的物体产生的力体产生的力.(2)(2)产生条件产生条件:物体相互物体相互 且发生且发生 .(3)(3)方向方向:总是与施力物体形变的方向总是与施力物体形变的方向 .(4)(4)常见的弹力方向常见的弹力方向.恢复原状恢复原状接触接触接触接触弹性形变弹性形变相反相反3.3.胡克定律胡克定律(1)(1)内容内容:弹簧发生弹簧发生 时时,弹力的大小弹力的大小F F跟弹簧伸长跟弹簧伸长(或缩短或缩短)的长度的长度x x成成 .(2)(2)表达式表达式:F=:F=.其中其中k k的大小由弹簧的大小由弹簧

8、决定决定.三、摩擦力三、摩擦力1.1.静摩擦力静摩擦力(1)(1)产生条件产生条件接触面接触面 .接触处有接触处有 .两物体有两物体有 .(2)(2)定义定义:两个物体之间只有两个物体之间只有 ,而没有而没有 时的摩擦力时的摩擦力.(3)(3)大小和方向大小和方向大小大小:0:0mg,Fmg,方向一定沿杆向上方向一定沿杆向上D.D.若小车向右做匀减速运动若小车向右做匀减速运动,F,F的方向指向左上方的方向指向左上方核心点拨核心点拨 (1)(1)固定支架上的杆固定支架上的杆,其弹力的方向具有多种可能其弹力的方向具有多种可能,不能直不能直接判断接判断,需借助相关物体的运动状态来判断需借助相关物体的

9、运动状态来判断.(2)(2)小车处于平衡状态时小车处于平衡状态时,小球受到的重力和弹力的合力为零小球受到的重力和弹力的合力为零.(3)(3)小车在水平面加速运动时小车在水平面加速运动时,小球受到的重力和弹力的合力沿水平方向小球受到的重力和弹力的合力沿水平方向.答案答案:BD BD 题后反思题后反思 轻杆弹力的确定方法轻杆弹力的确定方法(1)(1)杆的弹力与绳的弹力不同杆的弹力与绳的弹力不同,绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向,但但杆的弹力方向不一定沿杆的方向杆的弹力方向不一定沿杆的方向.(2)(2)轻杆弹力的大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定轻杆弹力的大小

10、和方向的判断要根据物体的运动状态来确定,可以理可以理解为解为“按需提供按需提供”,即由受力平衡或牛顿运动定律确定弹力的大小和方即由受力平衡或牛顿运动定律确定弹力的大小和方向向.1 1.由平衡条件确定弹力由平衡条件确定弹力 如图所示如图所示,A,B,A,B两物体并排放在光滑的水平面上两物体并排放在光滑的水平面上,C,C物体叠放在物体叠放在A,BA,B上上,D,D物体是光滑小球物体是光滑小球,悬挂在竖直线下端悬挂在竖直线下端,且与斜面接且与斜面接触触,若所有的接触面均光滑且都处于静止状态若所有的接触面均光滑且都处于静止状态,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.BA.B对对A A有弹力有弹力

11、,且弹力方向水平向左且弹力方向水平向左B.DB.D与斜面接触时与斜面接触时,斜面未发生形变斜面未发生形变C.BC.B对地面的压力大小等于对地面的压力大小等于B B受到的重力受到的重力D.A,BD.A,B物体对物体对C C在竖直方向上没有弹力在竖直方向上没有弹力即时巩固即时巩固解析解析:A A与与B B之间没有挤压之间没有挤压,没有弹力没有弹力,选项选项A A错误错误;D;D物体受到竖直向下的重物体受到竖直向下的重力和竖直向上的线的拉力处于静止状态力和竖直向上的线的拉力处于静止状态,没有受到斜面的支持力作用没有受到斜面的支持力作用,所所以斜面未发生形变以斜面未发生形变,选项选项B B正确正确;因

12、为因为C C物体压在物体压在A,BA,B物体上物体上,所以所以A,BA,B物体物体对对C C物体有弹力物体有弹力,B,B对地面的压力大小大于对地面的压力大小大于B B受到的重力受到的重力,选项选项C,DC,D错误错误.B B2 2.由产生条件确定弹力的方向由产生条件确定弹力的方向 画出下列图画出下列图(1)(1)(4)(4)中静止的球或杆受中静止的球或杆受到的弹力及图到的弹力及图(5)(5)中杆和绳对轻滑轮的弹力中杆和绳对轻滑轮的弹力.解析解析:平面与平面接触平面与平面接触,弹力方向垂直于平面弹力方向垂直于平面;平面与曲面接触平面与曲面接触,弹力方向弹力方向垂直于平面垂直于平面,也垂直于曲面过

13、接触点的切面也垂直于曲面过接触点的切面;曲面与曲面接触曲面与曲面接触,弹力方向弹力方向垂直于公切面垂直于公切面;点与平面接触点与平面接触,弹力方向垂直于平面弹力方向垂直于平面;点与曲面接触点与曲面接触,弹力弹力方向垂直于曲面过接触点的切面方向垂直于曲面过接触点的切面.图图(5)(5)中绳对滑轮的弹力为水平向右和中绳对滑轮的弹力为水平向右和竖直向下竖直向下,大小相等大小相等,其合力沿杆的延长线其合力沿杆的延长线,由滑轮平衡知杆的弹力沿杆由滑轮平衡知杆的弹力沿杆方向方向.答案答案:如图所示如图所示考点二弹簧类弹力问题的分析和计算考点二弹簧类弹力问题的分析和计算要点透析要点透析1.1.对有明显形变的

14、弹簧、橡皮条等物体对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律弹力的大小可以由胡克定律F=F=kxkx计算计算.2.2.弹簧既能受到拉力作用弹簧既能受到拉力作用,也能受到压力作用也能受到压力作用;橡皮条只能受到拉力作橡皮条只能受到拉力作用用,不能受到压力作用不能受到压力作用.3.3.由于弹簧和橡皮条受到力的作用时由于弹簧和橡皮条受到力的作用时,其形变较大其形变较大,发生形变需要一段发生形变需要一段时间时间,所以弹簧和橡皮条中的弹力不能突变所以弹簧和橡皮条中的弹力不能突变.典例突破典例突破【例例2 2】在现代汽车技术中在现代汽车技术中,一般轿车都设置有一般轿车都设置有“汽车悬架汽车

15、悬架”.麦弗逊式麦弗逊式及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减振器有机组合及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减振器有机组合,对缓冲冲击和消减冲击产对缓冲冲击和消减冲击产生的振动全面考虑生的振动全面考虑,大大提高了乘坐者的舒适性大大提高了乘坐者的舒适性.现在有一组合弹簧现在有一组合弹簧,一根一根大弹簧内套了一根小弹簧大弹簧内套了一根小弹簧.大弹簧比小弹簧长大弹簧比小弹簧长0.2 m.0.2 m.为了测量弹簧的劲度为了测量弹簧的劲度系数系数,把组合弹簧的一端平齐并竖直固定把组合弹簧的一端平齐并竖直固定,另一端处于自由状态另一端处于自由状态,如图如图(甲甲)所示所示.当压缩此组合弹簧时当压缩此组合弹簧时,测得力与压缩

16、距离之间的关系图线如图测得力与压缩距离之间的关系图线如图(乙乙)所示所示.(1)(1)求大弹簧的劲度系数求大弹簧的劲度系数k k1 1和小弹簧的劲度系数和小弹簧的劲度系数k k2 2;(2)(2)若取下小弹簧若取下小弹簧,制作一个弹簧测力计制作一个弹簧测力计,则悬挂一包质量为则悬挂一包质量为400 g400 g的食用的食用盐盐,则弹簧伸长多少则弹簧伸长多少?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2)【审题图示审题图示】答案答案:(1)10 N/m(1)10 N/m20 N/m20 N/m(2)0.2 m(2)0.2 m解析解析:(1)(1)由图由图(乙乙)可知可知,当用当用F F1 1=2

17、 N=2 N的压力压缩大弹簧时的压力压缩大弹簧时,大弹簧压缩大弹簧压缩x x1 1=0.2 m,=0.2 m,由胡克定律由胡克定律,F,F1 1=k=k1 1x x1 1可得大弹簧的劲度系数可得大弹簧的劲度系数k k1 1=10 N/m.=10 N/m.用用F F2 2=5 N=5 N的压力压缩组合弹簧时的压力压缩组合弹簧时,大弹簧压缩大弹簧压缩x x2 2=0.3 m,=0.3 m,小弹簧压缩小弹簧压缩x x3 3=0.1 m,=0.1 m,由由F F2 2=k=k1 1x x2 2+k+k2 2x x3 3解得小弹簧的劲度系数解得小弹簧的劲度系数k k2 2=20 N/m.=20 N/m.

18、(2)(2)小弹簧下悬挂一包质量为小弹簧下悬挂一包质量为400 g400 g的食用盐的食用盐,弹簧弹力等于弹簧弹力等于F=mg=0.4F=mg=0.410 N=4 N.10 N=4 N.由胡克定律由胡克定律,F=k,F=k2 2x x解得弹簧伸长解得弹簧伸长x=0.2 m.x=0.2 m.题后反思题后反思 弹簧类弹力计算的思维程序弹簧类弹力计算的思维程序(1)(1)判断弹簧的形变形式和形变量判断弹簧的形变形式和形变量:从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量x,x,并由形变形式判断并

19、由形变形式判断弹力的方向弹力的方向.(2)(2)由胡克定律计算弹力的大小由胡克定律计算弹力的大小.1 1.由平衡条件确定弹簧类弹力的大小由平衡条件确定弹簧类弹力的大小 如图所示的装置中如图所示的装置中,小球的质量均小球的质量均相同相同,弹簧和细线的质量以及一切摩擦忽略不计弹簧和细线的质量以及一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别平衡时各弹簧的弹力分别为为F F1 1,F,F2 2,F,F3 3,其大小关系是其大小关系是()即时巩固即时巩固解析解析:图图(1)(1)中以弹簧下面的小球为研究对象中以弹簧下面的小球为研究对象,小球受竖直向下的重力小球受竖直向下的重力mgmg和弹簧向上的弹力和弹簧向

20、上的弹力,由平衡条件可知由平衡条件可知F F1 1=mg;=mg;图图(2)(2)和图和图(3)(3)中中,以悬挂的小以悬挂的小球为研究对象球为研究对象,小球受竖直向下的重力小球受竖直向下的重力mgmg和细线的拉力和细线的拉力F,F,由平衡条件可由平衡条件可知弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大小知弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大小,则则F=FF=F2 2=F=F3 3=mg,=mg,即即F F1 1=F=F2 2=F=F3 3,故故选项选项A A正确正确.A AA.FA.F1 1=F=F2 2=F=F3 3B.FB.F1 1=F=F2 2FFF2 2D.FD.F3 3FF1 1FF2 22.2.

21、导学号导学号 0062207200622072 由胡克定律确定弹簧类弹力的大小由胡克定律确定弹簧类弹力的大小(多选多选)两个中间两个中间有孔的质量为有孔的质量为M M的小球用一轻弹簧相连的小球用一轻弹簧相连,套在一水平光滑横杆上套在一水平光滑横杆上.两个小球两个小球下面分别连一轻弹簧下面分别连一轻弹簧.两轻弹簧下端系在同一质量为两轻弹簧下端系在同一质量为m m的小球上的小球上,如图所示如图所示.已知三根轻弹簧的劲度系数都为已知三根轻弹簧的劲度系数都为k,k,三根轻弹簧刚好构成一等边三角形三根轻弹簧刚好构成一等边三角形.则则下列判断正确的是下列判断正确的是()CDCD考点三摩擦力的分析和计算考点

22、三摩擦力的分析和计算要点透析要点透析1.1.静摩擦力的有无及方向的判断方法静摩擦力的有无及方向的判断方法假假设设法法应应用思路如下用思路如下:反推法反推法从研究物体的运从研究物体的运动动状状态态反推它必反推它必须须具有的条件具有的条件,分析分析组组成条成条件的相关因素中摩擦力所起的作用件的相关因素中摩擦力所起的作用,从而判断静摩擦力的有从而判断静摩擦力的有无及方向无及方向状状态态法法先判明物体的运先判明物体的运动动状状态态(即加速度的方向即加速度的方向),),再利用牛再利用牛顿顿第二第二定律定律(F=ma)(F=ma)确定合力确定合力,然后通然后通过过受力分析确定静摩擦力的受力分析确定静摩擦力

23、的大小及方向大小及方向转换对转换对象法象法抓住抓住“力是物体力是物体间间的相互作用的相互作用”,先确定受力先确定受力较较少的物体受到少的物体受到的静摩擦力的方向的静摩擦力的方向,再根据再根据“力的相互性力的相互性”确定另一物体受到确定另一物体受到的静摩擦力方向的静摩擦力方向特别提示特别提示:(1):(1)静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同,也可能相反也可能相反,还可能与物体的运动方向成任意夹角还可能与物体的运动方向成任意夹角.(2)(2)静摩擦力的方向一定与接触面相切、与弹力垂直静摩擦力的方向一定与接触面相切、与弹力垂直.2.2.滑动摩擦力的方向滑动摩擦力

24、的方向滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反,判断滑动摩擦力判断滑动摩擦力的方向时一定要明确的方向时一定要明确“相对相对”的含义是指相对跟它接触的物体的含义是指相对跟它接触的物体,所以所以滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动(对地运动对地运动)方向相反、相同或方向相反、相同或成某一夹角成某一夹角.3.3.摩擦力大小的计算摩擦力大小的计算(1)(1)滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小公式法公式法F=F=FFN N,其中其中F FN N是两物体是两物体间间的正的正压压力力,其大小不一定等于重力其大小不一定等于重力状状态

25、态法法若若未知未知,可可结结合物体的运合物体的运动动状状态态和其他受力情况和其他受力情况,利用平衡利用平衡条件或牛条件或牛顿顿第二定律列方程求解第二定律列方程求解(2)(2)静摩擦力的大小静摩擦力的大小物体物体处处于平衡状于平衡状态态(静止或匀速直静止或匀速直线线运运动动),),利用力的平衡条件求解利用力的平衡条件求解.物体有加速度物体有加速度时时,应应用牛用牛顿顿第二定律第二定律F F合合=ma=ma求解求解.最大静摩擦力与接触面最大静摩擦力与接触面间间的的压压力成正比力成正比,其其值值大于滑大于滑动动摩擦力摩擦力,但通但通常按最大静摩擦力等于滑常按最大静摩擦力等于滑动动摩擦力摩擦力处处理理

26、问题问题.典例突破典例突破【审题指导】【审题指导】【例例3 3】(多选多选)木块木块A,BA,B分别重分别重50 N50 N和和60 N,60 N,它们与水平地面间的动摩擦它们与水平地面间的动摩擦因数均为因数均为0.25,0.25,夹在夹在A,BA,B之间的轻弹簧被压缩了之间的轻弹簧被压缩了2 cm,2 cm,弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为400 N/m,400 N/m,系统置于水平地面上静止不动系统置于水平地面上静止不动,现用现用F=1 NF=1 N的水平拉力作用在木的水平拉力作用在木块块B B上上,如图所示如图所示,设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,则力则力F

27、 F作用后作用后()A.A.木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是8 N8 NB.B.木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是11.5 N11.5 NC.C.木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是9 N9 ND.D.木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是7 N7 N题题干关干关键键隐隐含信息含信息木木块块A,BA,B分分别别重重50 N50 N和和60 N,60 N,置于水平面上置于水平面上可求出木可求出木块对块对水平面的水平面的压压力力木木块块与水平面与水平面间间的的动动摩擦因数摩擦因数为为0.250.25可求得木可求得木块块的最大静摩擦力的最大静摩擦力A,BA

28、,B之之间夹间夹一一压缩弹压缩弹簧而静止簧而静止A,BA,B所受摩擦力所受摩擦力为为静摩擦力静摩擦力解析解析:未加未加F F时时,木块木块A A在水平方向上受弹簧的弹力在水平方向上受弹簧的弹力F F1 1及静摩擦力及静摩擦力F FA A作用作用,且且F FA A=F=F1 1=kxkx=8 N,=8 N,木块木块B B在水平方向上受弹簧弹力在水平方向上受弹簧弹力F F2 2和静摩擦力和静摩擦力F FB B作用作用,且且F FB B=F=F2 2=kxkx=8 N,=8 N,在木块在木块B B上施加上施加F=1 NF=1 N的向右的拉力后的向右的拉力后,由于由于F F2 2+F+Fagsings

29、in,则摩擦力方向沿斜面向则摩擦力方向沿斜面向下下,与运动方向相同与运动方向相同,故选项故选项C C错误错误;D;D项中项中,当当A A相对传送带静止向下匀速相对传送带静止向下匀速运动时运动时,A,A有向下滑动的趋势有向下滑动的趋势,则受到沿传送带向上的静摩擦力则受到沿传送带向上的静摩擦力,与运动方与运动方向相反向相反,故选项故选项D D正确正确.D D2.2.导学号导学号 0062207300622073 应用平衡条件分析滑动摩擦力应用平衡条件分析滑动摩擦力 (2016(2016内蒙古巴彦内蒙古巴彦淖尔市一中月考淖尔市一中月考)()(多选多选)在水平地面上放置一倾角为在水平地面上放置一倾角为

30、的斜面的斜面.A,B.A,B两物块两物块如图叠放如图叠放,并一起沿斜面匀速下滑并一起沿斜面匀速下滑.则则()A.A,BA.A,B间无摩擦力间无摩擦力B.BB.B与斜面间的动摩擦因数与斜面间的动摩擦因数=tan=tan C.C.斜面受到水平面的摩擦力方向向左斜面受到水平面的摩擦力方向向左D.BD.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下对斜面的摩擦力方向沿斜面向下解析解析:因为因为A A处于平衡状态处于平衡状态,A,A受重力、支持力以及受重力、支持力以及B B对对A A的静摩擦力平衡的静摩擦力平衡,知知A,BA,B间有摩擦力间有摩擦力,摩擦力的方向沿摩擦力的方向沿A A与与B B的接触面斜向上的接触面斜向

31、上,A,B,A,B一起匀速向下滑一起匀速向下滑动的过程中动的过程中,A,B,A,B整体对斜面作用力竖直向下整体对斜面作用力竖直向下,地面对斜面没有摩擦力地面对斜面没有摩擦力,故选故选项项A,CA,C错误错误;A,B;A,B整体一起匀速下滑整体一起匀速下滑,则有则有(m mA A+m+mB B)gsin)gsin=(m(mA A+m+mB B)gcos)gcos ,可得可得=tan,=tan,斜面对斜面对B B的摩擦力方向沿斜面向上的摩擦力方向沿斜面向上,所以所以B B对斜面的摩擦对斜面的摩擦力方向沿斜面向下力方向沿斜面向下,故选项故选项B,DB,D正确正确.BDBD考点四摩擦力的突变问题考点四

32、摩擦力的突变问题要点透析要点透析1.1.“静静动动”突变突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时当其他力变化时,如果物如果物体不能保持静止状态体不能保持静止状态,则静摩擦力将突变成滑动摩擦力则静摩擦力将突变成滑动摩擦力.2.2.“动动动动”突变突变某物体相对于另一物体滑动的过程中某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了若突然相对运动方向变了,则滑则滑动摩擦力方向发生突变动摩擦力方向发生突变.多维突破多维突破高考题型高考题型1 1 摩擦力的摩擦力的“静静-动动”突变问题突变问题【例例4 4】(多选多选)将力传感器将力传感器A

33、 A固定在光滑水平桌面上固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水测力端通过轻质水平细绳与滑块相连平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上滑块放在较长的小车上.如图如图(甲甲)所示所示,传感器与计传感器与计算机相连接算机相连接,可获得力随时间变化的规律可获得力随时间变化的规律.一水平轻质细绳跨过光滑的定一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮滑轮,一端连接小车一端连接小车,另一端系沙桶另一端系沙桶,整个装置开始处于静止状态整个装置开始处于静止状态.在滑块在滑块与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙,力传感器采集的力传感器采集的FtFt图像如图图像如图(乙乙)所示所示.则则()A.2.

34、5 sA.2.5 s前小车做变加速运动前小车做变加速运动B.2.5 sB.2.5 s后小车做变加速运动后小车做变加速运动(假设细沙仍在加注中假设细沙仍在加注中)C.2.5 sC.2.5 s前小车所受摩擦力不变前小车所受摩擦力不变D.2.5 sD.2.5 s后小车所受摩擦力不变后小车所受摩擦力不变【审题图示】【审题图示】解析解析:由题图由题图(乙乙)可知可知,在沙桶质量由小变大在沙桶质量由小变大,且滑块与小车之间没有相且滑块与小车之间没有相对滑动的过程中对滑动的过程中,小车受静摩擦力作用小车受静摩擦力作用,其大小与传感器的示数相等其大小与传感器的示数相等,所所以以2.5 s2.5 s前前,小车、

35、滑块均静止小车、滑块均静止,故选项故选项A,CA,C错误错误;由由F-tF-t图像可知图像可知,2.5 s,2.5 s后后F F不变不变,说明滑块所受摩擦力不变说明滑块所受摩擦力不变,则小车受恒定摩擦力则小车受恒定摩擦力,但是外力增加但是外力增加,因此做变加速直线运动因此做变加速直线运动,故选项故选项B,DB,D正确正确.答案答案:BDBD题后反思题后反思 由相对运动情况判断由相对运动情况判断“静静动动”突变问题突变问题(1)(1)解答本题时解答本题时,不注意传感器采集的数据反映滑块与小车之间的摩擦力不注意传感器采集的数据反映滑块与小车之间的摩擦力随时间的变化特征随时间的变化特征.即在即在0

36、02.5 s2.5 s滑块与小车之间是静摩擦力滑块与小车之间是静摩擦力,在在2.5 s2.5 s之之后是滑动摩擦力后是滑动摩擦力.(2)(2)审题不仔细审题不仔细,误认为在误认为在2.5 s2.5 s后不再倒入细沙后不再倒入细沙,小车做匀加速直线运动小车做匀加速直线运动.【针对训练针对训练】导学号导学号 0062207400622074 如图所示如图所示,质量为质量为1 kg1 kg的物体与地面间的的物体与地面间的动摩擦因数动摩擦因数=0.2,=0.2,从从t=0t=0开始以初速度开始以初速度v v0 0沿水平地面向右滑行沿水平地面向右滑行,同时受到同时受到 一个水平向左的恒力一个水平向左的恒

37、力F=1 NF=1 N的作用的作用,g,g取取10 m/s10 m/s2 2,向右为正方向向右为正方向,该物体受到该物体受到的摩擦力的摩擦力F Ff f随时间变化的图像是随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()()A A解析解析:物体在力物体在力F F和摩擦力作用下向右做匀减速直线运动和摩擦力作用下向右做匀减速直线运动,此时滑动摩擦此时滑动摩擦力水平向左力水平向左,大小为大小为F Ff1f1=mgmg=2 N,=2 N,物体的速度为零后物体的速度为零后,由于由于FFF Ffmaxfmax,物体物体处于静止状态处于静止状态,则物体受水平向右的静摩擦力则物体受

38、水平向右的静摩擦力,大小为大小为F Ff2f2=1 N,=1 N,故选项故选项A A正确正确.高考题型高考题型2 2 摩擦力的摩擦力的“动动动动”突变问题突变问题【例例5 5】(多选多选)如图所示如图所示,斜面体斜面体B B静置于水平桌面上静置于水平桌面上,一质量为一质量为M M的木块的木块A A从斜面底端开始以初速度从斜面底端开始以初速度v v0 0上滑上滑,然后又返回出发点然后又返回出发点,此时速度为此时速度为v,v,且且vvvv0 0.在上述过程中斜面体一直静止不动在上述过程中斜面体一直静止不动,以下说法正确的是以下说法正确的是()A.A.桌面对桌面对B B的静摩擦力的大小保持不变的静摩

39、擦力的大小保持不变B.B.桌面对桌面对B B始终有水平向左的静摩擦力始终有水平向左的静摩擦力C.C.木块木块A A受到的摩擦力大小不变受到的摩擦力大小不变D.AD.A上滑时比下滑时桌面对上滑时比下滑时桌面对B B的支持力大的支持力大核心点拨核心点拨(1)(1)要判断要判断B B的受力情况的受力情况,应先分析清楚应先分析清楚A A的受力情况的受力情况.(2)A(2)A上滑和下滑时斜面对物体的作用力方向向上偏左上滑和下滑时斜面对物体的作用力方向向上偏左.(3)B(3)B对对A A的作用力与的作用力与A A对对B B的作用力必定大小相等、方向相反的作用力必定大小相等、方向相反.解析解析:由于木块由于

40、木块A A上滑后下滑上滑后下滑,且且vvv0).0).由此可求出由此可求出()A.A.物块的质量物块的质量B.B.斜面的倾角斜面的倾角C.C.物块与斜面间的最大静摩擦力物块与斜面间的最大静摩擦力D.D.物块对斜面的正压力物块对斜面的正压力C C解析解析:物块在斜面上处于静止状态物块在斜面上处于静止状态,对物块进行受力分析对物块进行受力分析,当当F=FF=F1 1时物块即将向上滑动时物块即将向上滑动,由平衡条件可得由平衡条件可得F F1 1-F-Ffmaxfmax-mgsin=0.-mgsin=0.当当F=FF=F2 2时物块即将向下滑动时物块即将向下滑动,由平衡条件可得由平衡条件可得F F2

41、2+F+Ffmaxfmax-mgsin=0,-mgsin=0,由以上两式可得由以上两式可得F Ffmaxfmax=,=,但无法求出物块质量、斜面倾角和物块对但无法求出物块质量、斜面倾角和物块对斜面的正压力斜面的正压力,故选项故选项C C正确正确.3 3.(2014.(2014全国全国卷卷,17),17)如图如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐加速度从零开始逐渐增大到某一值增大到某一值,然后保持此值然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度小球稳定地

42、偏离竖直方向某一角度(橡皮橡皮筋在弹性限度内筋在弹性限度内).).与稳定在竖直位置时相比与稳定在竖直位置时相比,小球的高度小球的高度()A.A.一定升高一定升高B.B.一定降低一定降低C.C.保持不变保持不变D.D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定A A4.4.(2016(2016海南卷海南卷,2),2)如图如图,在水平桌面上放置一斜面体在水平桌面上放置一斜面体P,P,两长方体物块两长方体物块a a和和b b叠放在叠放在P P的斜面上的斜面上,整个系统处于静止状态整个系统处于静止状态.若将若将a a和和b,bb,b与与P,PP,P与桌面与桌面之间摩擦力的大小分别

43、用之间摩擦力的大小分别用f f1 1,f,f2 2和和f f3 3表示表示.则则()A.fA.f1 1=0,f=0,f2 20,f0,f3 300B.fB.f1 10,f0,f2 2=0,f=0,f3 3=0=0C.fC.f1 10,f0,f2 20,f0,f3 3=0=0D.fD.f1 10,f0,f2 20,f0,f3 300C C解析解析:由于整个系统处于静止状态由于整个系统处于静止状态,则整体相对地面没有相对运动趋势则整体相对地面没有相对运动趋势,故故f f3 3=0,ab=0,ab整体有相对斜面向下运动的趋势整体有相对斜面向下运动的趋势,故故b b与与P P之间有摩擦力之间有摩擦力,

44、即即f f2 20,0,由于由于a a处于倾斜的物块处于倾斜的物块b b上静止上静止,a,a相对于相对于b b有向下运动的趋势有向下运动的趋势,a,a与与b b之间存之间存在摩擦力作用在摩擦力作用,即即f f1 10,0,故选项故选项C C正确正确.5 5.(2015.(2015上海卷上海卷,14),14)如图如图,一质量为一质量为m m的正方体物块置于风洞内的水平的正方体物块置于风洞内的水平面上面上,其一面与风速垂直其一面与风速垂直,当风速为当风速为v v0 0时刚好能推动该物块时刚好能推动该物块.已知风对物已知风对物块的推力块的推力F F正比于正比于SvSv2 2,其中其中v v为风速、为

45、风速、S S为物块迎风面积为物块迎风面积.当风速变为当风速变为2v2v0 0时时,刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块,则该物块的质量为则该物块的质量为()A.4m A.4m B.8m B.8m C.32mC.32mD.64mD.64mD D6 6.(2013.(2013北京卷北京卷,16),16)倾角为倾角为、质量为、质量为M M的斜面体静止在水平桌面上的斜面体静止在水平桌面上,质量为质量为m m的木块静止在斜面体上的木块静止在斜面体上.下列结论正确的是下列结论正确的是()A.A.木块受到的摩擦力大小是木块受到的摩擦力大小是mgcosmgcos B

46、.B.木块对斜面体的压力大小是木块对斜面体的压力大小是mgsinmgsin C.C.桌面对斜面体的摩擦力大小是桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinmgsin coscos D.D.桌面对斜面体的支持力大小是桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)gM+m)gD D解析解析:以木块为研究对象以木块为研究对象,如图如图(甲甲)所示所示,根据力的平衡条件根据力的平衡条件,有有f=f=mgsinmgsin,F FN N=mgcosmgcos,故选项故选项A,BA,B均错误均错误;以木块与斜面体所组成的整体为研究对象以木块与斜面体所组成的整体为研究对象,如图如图(乙乙)所示所示,有有f f桌桌=0,F=0,FN N桌桌=(=(M+m)gM+m)g,故选项故选项C C错误错误,D,D正确正确.