知識點一 　滑動摩擦力
答案:撤去推力F后,木箱運動一會兒就會停下來.這是因為木箱受到地面的滑動摩擦力,滑動摩擦力的方向與木箱的運動方向相反,阻礙木箱的運動.
1.如圖所示,木箱在水平推力F的作用下沿地面向右運動.如果撤去推力F,木箱可以沿地面一直運動嗎?為什么?
2.用力按住一毛刷,使其在水平桌面上向前滑動,如圖所示.刷毛為什么向后彎曲?用手提著毛刷使刷毛只和桌面接觸但不擠壓,毛刷在桌面上滑動時,刷毛是否發(fā)生彎曲?請解釋原因.
答案:毛刷滑動時受到了向后的滑動摩擦力作用,所以刷毛向后彎曲.當毛刷和桌面沒有擠壓時,刷毛沒有發(fā)生彎曲,刷毛沒有受到滑動摩擦力作用,說明物體間只接觸沒有彈力時沒有滑動摩擦力.
3.結(jié)合生活經(jīng)驗,請猜測滑動摩擦力的方向有何特點以及滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān).
答案:滑動摩擦力的方向在接觸面內(nèi)且與相對運動方向相反.滑動摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度、接觸面的材質(zhì)等有關(guān).
1.將一張紙夾入一本書的中間,盡量靠近裝訂處,然后慢慢提起紙,發(fā)現(xiàn)書被提了起來,書在重力作用下并不下落,如圖所示.書為什么不下落?書有沒有下落的趨勢?
答案:書沒有下落是因為受到了向上的摩擦力作用,由于紙與書沒有發(fā)生相對運動,所以書受到的是靜摩擦力.由于重力作用,書有下落的趨勢.
2.如圖所示,手壓在桌面上并向前推,在手發(fā)生滑動前增大手對桌面的推力,你有什么發(fā)現(xiàn)?
答案:推力越大,桌面對手的阻礙作用越大.
3.你能結(jié)合生活經(jīng)驗,猜測靜摩擦力的方向特點以及靜摩擦力的大小與什么因素有關(guān)嗎?
答案:靜摩擦力的方向沿著接觸面,且與物體相對運動趨勢的方向相反.靜摩擦力的大小與引起物體相對運動趨勢的力有關(guān).
4.靜摩擦力:相互接觸的兩個物體之間只有 的趨勢,而沒有相對運動,這時的摩擦力叫作靜摩擦力.5.最大靜摩擦力:物體即將開始運動時的摩擦力是最大靜摩擦力,用Fmax表示,則物體所受靜摩擦力F的變化范圍是 .
1.兩個物體相互接觸并擠壓就一定存在摩擦力.( )2.運動的物體也可能受到靜摩擦力.( )3.滑動摩擦力總是阻礙物體的運動.( )4.靜摩擦力的大小隨其他力而變化.( )5.有摩擦力說明一定有彈力.( )6.物體間的壓力越大,則摩擦力越大.( )
(一) 如圖所示,某同學做探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗,鐵塊和木塊的大小和形狀完全相同,實驗時先調(diào)節(jié)長木板水平,彈簧測力計拉著物塊在長木板上沿水平方向做勻速直線運動.彈簧測力計的示數(shù)為物塊與木板間滑動摩擦力的大小.
答案:木塊和鐵塊疊在一起時彈簧測力計的示數(shù)較大,說明當接觸面粗糙程度不變時,物體間的壓力越大,滑動摩擦力越大.滑動摩擦力的大小與相互接觸的物體間的壓力有關(guān).
1.第一次先拉著鐵塊做勻速直線運動,記下彈簧測力計的示數(shù),如圖甲所示;然后再把木塊疊放在鐵塊上,使二者一起做勻速直線運動,記下彈簧測力計的示數(shù),如圖乙所示.兩次彈簧測力計的示數(shù)大小有什么關(guān)系?這說明什么問題?
2.繼續(xù)將鐵塊和木塊疊放在一起,但木塊在下,鐵塊在上,如圖丙所示.彈簧測力計的示數(shù)與圖乙相比有什么變化?說明什么問題?
答案:鐵塊在下時,摩擦力發(fā)生在鐵塊和長木板之間,接觸面是“木—鐵”;木塊在下時,摩擦力發(fā)生在木塊與長木板之間,接觸面是“木—木”.“木—木”接觸時,彈簧測力計的示數(shù)變大,即滑動摩擦力變大,說明當壓力不變時,滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、接觸面的材料有關(guān).
(二) 另一同學認為上面的探究實驗操作起來誤差較大,因為用手拉動彈簧測力計使物塊做勻速直線運動太過困難.基于此,他重新設(shè)計了實驗,如圖丁所示.將彈簧測力計一端掛在物塊上,另一端固定在墻上,用手拉動木板做直線運動.
3.比較兩次的實驗裝置,分析第二種實驗操作有何優(yōu)點.
答案:兩次實驗裝置都是利用了二力平衡,即彈簧測力計的拉力大小等于滑動摩擦力.第一種實驗裝置的物塊只有在做勻速直線運動時才滿足上述關(guān)系;而第二種實驗裝置,不論外力多大,木板做什么運動,彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后,物塊一定處于靜止狀態(tài),彈簧測力計示數(shù)一定等于木板對物塊的滑動摩擦力大小.
4.按照圖丁的實驗裝置,分別用大小不一樣的外力拉動木板,觀察彈簧測力計的示數(shù)有何特點?說明了什么問題?
答案:可以觀察到木板的速度不一樣,但彈簧測力計的示數(shù)相同,說明滑動摩擦力的大小與物體相對運動的速度無關(guān).
5.請討論并總結(jié)出滑動摩擦力的產(chǎn)生條件.
答案:滑動摩擦力的產(chǎn)生條件:(1)物體相互接觸且擠壓(物體間有彈力);(2)接觸面粗糙;(3)物體間有相對運動.
1.判斷滑動摩擦力有無的方法.(1)條件法:根據(jù)滑動摩擦力的產(chǎn)生條件判斷.(2)二力平衡法:當物體處于平衡狀態(tài)(靜止或者勻速直線運動)時,根據(jù)二力平衡條件判斷.2.對滑動摩擦力的理解.(1)“相對運動”指的是研究對象相對于與其接觸的物體的運動.物體之間的相對運動,都是以施力物體為參考系的,而不一定是物體對地的運動,相對地面靜止的物體可能受滑動摩擦力.(2)“阻礙”:滑動摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運動.滑動摩擦力既可與物體的運動方向相同作為動力,也可與物體的運動方向相反作為阻力.
如圖所示,小車停在光滑的水平面上,小車上放一物體,當用水平向右的力F拉動物體在小車上發(fā)生相對滑動時,小車也沿水平面向右運動.
物體受到小車的滑動摩擦力Ff與物體的運動方向相反,是阻力;小車受到物體的滑動摩擦力Ff'與小車的運動方向相同,是動力.3.計算滑動摩擦力的方法.(1)公式法:根據(jù)公式Ff=μFN計算.(2)二力平衡法:物體處于平衡狀態(tài)(勻速直線運動或靜止)時,根據(jù)二力平衡條件求解.
【典例1】下列情景中,物體M所受滑動摩擦力Ff的示意圖正確的是( )
A.物體沿粗糙的水 平地面向左運動　
C.物體貼著豎直墻 壁自由下落
解析:物體沿粗糙的水平地面向左運動時,受到向右的滑動摩擦力,選項A正確;物體沿斜坡上行時,受到沿斜坡向下的滑動摩擦力,選項B錯誤;物體貼著豎直墻壁自由下落時,物體與墻壁間沒有彈力,則沒有摩擦力,選項C錯誤;瓶子從手中滑下,則摩擦力方向向上,選項D錯誤.
判斷滑動摩擦力方向的方法(1)選取研究對象(受滑動摩擦力作用的物體);(2)選取跟研究對象接觸的物體為參考系;(3)找出研究對象相對參考系的運動方向;(4)滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反.
【典例2】當水平拉力為F=40 N時質(zhì)量為m1=10 kg的木板A可以在水平面上勻速前進.若在木板上再放一個質(zhì)量為m2的鐵塊B,為使它們勻速前進,水平拉力F'為60 N,如圖所示,求鐵塊B的質(zhì)量.g取10 N/kg.
解析:拉力F=40 N時,由二力平衡知,滑動摩擦力Ff=40 N,木板對水平面的壓力F壓=m1g=100 N,由Ff=μF壓得,動摩擦因數(shù)μ=0.4.當拉力F'=60 N時,木板對水平面的壓力F壓'=(m1+m2)g,摩擦力Ff'=60 N,Ff'=μF壓',解得m2=5 kg.
正確理解滑動摩擦力公式Ff=μFN(1)動摩擦因數(shù)μ的大小跟相互接觸的兩個物體接觸面的材料、接觸面的情況(粗糙程度、干濕情況)有關(guān).(2)根據(jù)Ff =μFN可知,滑動摩擦力的大小只由μ 和FN決定,與物體的接觸面積、物體如何運動無關(guān).(3)FN是物體所受的支持力,大小不一定等于物體的重力,FN的大小根據(jù)受力情況確定.
在水平桌面上放一質(zhì)量較大的木塊,用彈簧測力計水平向右拉木塊.
1.當測力計的示數(shù)為1 N時,木塊有相對桌面運動的趨勢但沒有運動,為什么?
答案:桌面對木塊施加了一個與拉力方向相反、大小也為1 N的力,這個力就是桌面對木塊的靜摩擦力.
2.當逐漸增大拉力到2 N 時,木塊仍靜止,隨著拉力的增大,靜摩擦力有什么變化?
答案:靜摩擦力的大小隨著拉力的增大而增大.
3.繼續(xù)增大拉力到4 N時,木塊開始運動,此時彈簧測力計的拉力突然減小到3.8 N,此后木塊做勻速直線運動,拉力保持3.8 N不變,這個現(xiàn)象說明了什么問題?
答案:當木塊開始運動時,木塊與桌面之間的靜摩擦力達到最大,即最大靜摩擦力.拉力突然變小,此后木塊做勻速直線運動,說明兩個物體之間的滑動摩擦力小于最大靜摩擦力.
4.請討論并總結(jié)出靜摩擦力的產(chǎn)生條件.
答案:靜摩擦力的產(chǎn)生條件:(1)物體相互接觸且擠壓(物體間有彈力);(2)接觸面粗糙;(3)物體間有相對運動趨勢.
1.對靜摩擦力的理解.(1)“相對靜止”的兩種情況:一是兩個物體都靜止;二是兩個物體做方向相同、速度相同的運動.(2)“相對運動趨勢”:指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運動的可能,但仍處于相對靜止狀態(tài).相對運動趨勢既可由外力引起,也可由接觸物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變而引起.如圖所示,箱子靜置于在水平公路上行駛的貨車上.
顯然箱子在水平方向上不受其他力的作用,當貨車勻速前進時,箱子與貨車之間沒有相對運動趨勢,故無靜摩擦力.當貨車加速、減速、轉(zhuǎn)彎時,箱子相對于貨車分別有向后、向前、向外的運動趨勢.(3)阻礙效果:靜摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運動趨勢.靜摩擦力既可與物體的運動方向相同作為動力,也可與物體的運動方向相反作為阻力.如圖所示,用彈簧測力計沿水平方向拉木塊,木板和木塊一起向右勻速運動.
木塊所受木板的靜摩擦力Ff1的方向與木塊運動的方向相反,是阻力;木板所受木塊的靜摩擦力Ff2的方向與木板運動的方向相同,是動力;木板受到桌面的滑動摩擦力Ff3的方向與木板運動的方向相反,是阻力;桌面受到木板向右的滑動摩擦力,但是桌面沒有運動.2.靜摩擦力的大小.(1)取值范圍:0

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