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16.“摩擦力综合”重难点突破及题型归类
一、摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们已经发生或将要发生相对运动时,在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。
2.产生条件
(1)接触并挤压
(2)有相对运动或相对运动趋势
(3)接触面粗糙
3.分类
(1)静摩擦:推桌子没推动、静止在斜面上的物体、人走路、猴爬树、车启动……
木块静止在斜面上,但有相对斜面向下运动的趋势,斜面会给木块一个沿斜面向上的摩擦力阻碍这种趋势。
(2)滑动摩擦:滑滑梯、滑雪、钢笔写字……
小孩推着木箱向左运动,地面会给木箱一个向右的摩擦力阻碍这种相对运动。
(3)滚动摩擦:行李箱、滑板、旱冰鞋、汽车行驶中……
注意:摩擦力不一定全是阻力,也有可能是动力。如:人走路、猴爬树、车启动……
4.另一种分类
(1)有害摩擦:机器转动时轴受到的摩擦、人拉物体时物体与地面间的摩擦、船与水面间的摩擦……
(2)有益摩擦:夹取食物时筷子与食物的摩擦、走路时鞋与地面间的摩擦、爬竿时手与竿的摩擦……
5.方向判断
(1)方法一:定义法——与相对运动或相对运动趋势方向相反。
(2)方法二:受力分析法——抓住平衡状态,分析平衡力。
6.作用点:接触面上
注意:受力分析只画摩擦力,作用点画在接触面上,多力同时画,作用点画重心上。
7.大小:
(1)静摩擦力:二力平衡
(2)滑动摩擦:f滑=μN(μ动摩擦因数:代表接触面的粗糙程度;N物体对接触面的压力大小)
(3)滚动摩擦力:f滚f滑
远远小于
例1.(经典题)如图所示:
(1)当F拉1=2N时,没拉动,则物体受到的f1=2N;
(2)当F拉2=8N时,没拉动,则物体受到的f2=8N;
(3)当F拉3=10N时,物体刚好做匀速直线运动,则物体受到的f3=10N;
(4)当F拉4=20N时,物体受到的f4=10N,此时物体向右加速。
解析:(1)(2)静摩擦力:f=F拉(二力平衡)
(3)∵匀速直线运动∴f3=F拉=10N
(4)∵f3和f4都是滑动摩擦力,压力大小和接触面粗糙程度都不变,故f滑不变。
注意:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关。
滑动摩擦力的大小与接触面积、拉力大小、物体运动速度大小均无关!
8.减小摩擦的方法
(1)减小压力
(2)减小接触面粗糙程度
(3)变滑动为滚动
(4)分离接触面,如:磁悬浮列车、气垫船、肥皂水、润滑油……
二、探究滑动摩擦力大小影响因素实验
1.操作:实验时,必须拉着物块做匀速直线运动。
根据二力平衡的知识可知,只有这时,物块受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力。
2.实验结论:
(1)对比甲、乙,可得结论;当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)对比甲丙,可得结论:当压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
3.实验方法:控制变量法
4.实验不足:①很难控制物块做匀速直线运动;②弹簧测力计不固定,读数不方便。
5实验改良:
关键点:
(1)拉动长木板B,待弹簧测力计示数稳定后,物块A相对地面静止,根据二力平衡,测力计示数F拉=B给A的滑动摩擦力f(F拉=f)。
(2)加速或用更大的力去拉B,弹簧测力计示数都不变。
(弹簧测力计测的是B给A滑动摩擦力的大小,压力和接触面粗糙程度都没变,故f=F拉不变)。
三、摩擦力经典题型
例2.物块A在拉力F的作用下做匀速直线运动的过程中,A对桌面的压力不变,A受到的摩擦力不变。
解析:A对桌面的压力与接触面积无关(单、双脚站立对地压力不变);压力没变、接触面粗糙程度没变,故摩擦力不变。
注意:滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
[例2]运动员用双手握住竖直的竹竿匀速上爬和匀速下滑时,他受到的摩擦力分别为f1和f2,则(A)
A.f1方向向上,f2方向向上,且f1=f2B.f1方向向上,f2方向向下,且f1f2
C.f1方向向下,f2方向向上,且f1=f2D.f1方向向上,f2方向向上,且f1f2
解析:(1)上爬时,运动员受到向上的f静,为他提供动力。
匀速→平衡状态→平衡力→f1=G
(2)下滑时,运动员受到向上的f滑,阻碍他的运动
匀速→平衡状态→平衡力→f2=G
注意:“人爬竿”、“猴爬树”这种模型,利用二力平衡判断摩擦力。
例3.如图所示,在水平桌面上叠放着两个长方形木块甲和乙,甲、乙间及乙与桌面间的接触都是粗糙的,乙用水平细线拴住,用F=10N的水平拉力拉乙,使甲、乙一起向右匀速运动(D)
A.细线对甲的拉力为10NB.细线对甲的拉力不为零,但一定小于5N
C.乙受到的摩擦力大小为5N
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