2019物理高考二轮学案第2章摩擦力.docx

2019物理高考二轮学案第2 章摩擦力注意事项 ：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。在论述题中， 问题大多具有委婉性， 尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点， 最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。 只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。【一】概念规律题组1、以下说法中不正确的选项是()A、相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力B、两物体间有摩擦力，那么其间必有弹力C、两物体间有弹力，那么其间不一定有摩擦力D、两物体间无弹力，那么其间必无摩擦力2、关于静摩擦力，以下说法中不正确的选项是()A、两个运动的物体之间可能有静摩擦力的作用B、静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反C、当认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，但不可以用 F FN 计算静摩擦力D、静摩擦力的大小与接触面的性质及正压力有关图 13、如图 1 所示，物体在水平向左拉力F1 和水平向右拉力那么物体所受摩擦力Ff 的大小和方向为()A、F1>F2 时， Ff F1 F2，方向水平向左B、F1<F2 时， Ff F2 F1，方向水平向右C、F2 F1，Ff 0F2 作用下，静止于水平地面上，D、根据摩擦力计算公式可知，Ff 为定值 mg4、如图 2 所示， 在 0.1 还受到一个水平向左大小为图 2的水平面上向右运动的物体，质量为 20kg，在运动过程中，10N 的拉力F 作用，那么物体受到滑动摩擦力为(g取10N/ kg)()A、10N，水平向右B、10N，水平向左C、20N，水平向右D、20N，水平向左【二】思想方法题组5、如图图 33 所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平地面上，现用水平力F作用在B 上，三个物体仍然静止，以下说法中正确的选项是()A、A 受到 B 摩擦力的作用B、B 受到 A、 C摩擦力的作用C、B 只受 C 摩擦力的作用D、C只受地面摩擦力的作用图 46、如图 4 所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断以下情况中，木箱所受摩擦力的方向以及摩擦力是动力还是阻力、(1) 汽车由静止加速运动时 ( 木箱和车面间无相对滑动 ) ；(2) 汽车刹车时 ( 二者无相对滑动 ) ；(3) 汽车匀速运动时 ( 二者无相对滑动 ) ；(4) 汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；(5) 汽车突然加速，木箱在车上滑动时、【一】静摩擦力1、静摩擦力的有无及其方向的判断静摩擦力是否存在及其方向的确定，通常采用的方法有“假设法”和“反推法”、(1) 假设法：假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动、假设发生相对运动，那么说明物体间有相对运动趋势， 且假设接触面光滑后物体发生相对运动的方向即为相对运动趋势的方向， 从而确定静摩擦力的方向、 也可以先假设静摩擦力沿某方向， 再分析物体运动状态是否出现跟条件相矛盾的结果，从而对假设方向做出取舍、(2) 反推法：从研究物体表现出的运动状态这个结果反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，就很容易判断出摩擦力的方向了、【例 1】指明物体 A 在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向、物体 A 静止于斜面上，如图5 甲所示；物体 A 受到水平拉力F 作用仍静止在水平面上，如图乙所示；物体 A 放在车上，在刹车过程中，A 相对于车厢静止，如图丙所示；物体 A 在水平转台上，随转台一起匀速转动，如图丁所示、图 5 规范思维 针对训练1 如图 6 所示，物体A 置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，以下关于物体A 在上述两种情况下的受力描述，正确的选项是()图 6A、物体 A 随传送带一起向上运动时，A 所受的摩擦力沿斜面向下B、物体 A 随传送带一起向下运动时，A 所受的摩擦力沿斜面向下C、物体 A 随传送带一起向下运动时，A 不受摩擦力作用D、无论物体 A 随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体A 的作用力均相同2、静摩擦力大小的计算(1) 静摩擦力与使物体产生相对运动趋势的外力密切相关，但与两接触面间的相互间的压力 FN无直接关系，依据物体的运动状态进行计算、(2) 物体处于平衡状态时 ( 静止或匀速直线运动 ) ，利用力的平衡条件求解、(3) 假设有加速度时，可由动力学规律建立方程求解、【例2】(2017 天津 1) 物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中 F 垂直于斜面向上，B中 F 垂直于斜面向下，C中 F 竖直向上， D中F 竖直向下，施力后物块仍然静止，那么物块所受的静摩擦力增大的是() 规范思维 【二】滑动摩擦力的大小与方向1、滑动摩擦力一定与物体间相对运动的方向相反2、计算公式： F FN，其中 为动摩擦因数，它与材料，接触面粗糙程度有关，与运动的速度、接触面积无关、图 7【例 3】如图 7 所示，一质量不计的弹簧原长为10 ，一端固定于质量m 2的物体F.(g 10m/ s2)cmkg上，另一端施一水平拉力(1) 假设物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 ，当弹簧拉长至 12cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2) 假设将弹簧拉长至 11cm，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3) 假设将弹簧拉长至 13cm，物体所受的摩擦力大小为多少？ ( 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 ) 规范思维 【例 4】(2017 湖南18) 如图 8 所示，一物块置于水平地面上、 当用与水平方向成 60 角的力 F1 拉物块时， 物块做匀速直线运动； 当改用与水平方向成 30角的力 F2 推物块时，物块仍做匀速直线运动、假设F1 和 F2 的大小相等，那么物块与地面之间的动摩擦因数为 ()图 8A.3 1B、23313C. 2 2D、1 2 规范思维 针对训练2 如图 9 所示，图 9质量分别为 m和 M的两物体 P 和 Q 叠放在倾角为 的斜面上， P、 Q 之间的动摩擦因数为 1， Q 与斜面间的动摩擦因数为 2，当它们从静止开始沿斜面加速下滑时，两物体始终保持相对静止，那么 P 受到的摩擦力大小为 ()A、0B、 1mgcosC、 2mgcos D、( 1 2)mgcos【基础演练】1、如图 10 所示，有一个重力不计的方形容器， 被水平力容器内注水， 直到将容器刚好盛满为止，图 10F 压在竖直的墙面上处于静止状态，在此过程中容器始终保持静止，现缓慢地向那么以下说法中正确的选项是()A、容器受到的摩擦力不变B、容器受到的摩擦力逐渐减小C、水平力 F 可能不变D、水平力 F 必须逐渐增大图 112、装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图 11 所示， 那么在匀加速拖出的过程中()A、材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小B、材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大C、平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小D、材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变3.图 12如图 12 所示，物体 A 放在倾斜的木板上，木板的倾角 为 30和 45时物块所受的摩擦力大小恰好相等，那么物块和木板间的滑动摩擦因数为()A、1/2 B.2/2C.3/2 D.5/24.图 13(2017 韶关市第二次模拟考试) 如图 13 所示，用水平力F 推乙物块，使甲、乙、丙、丁四个完全相同的物块一起沿水平地面以相同的速度匀速运动，各物块受到摩擦力的情况是 ()A、甲物块受到一个摩擦力的作用B、乙物体受到两个摩擦力的作用C、丙物体受到两个摩擦力的作用D、丁物块没有受到摩擦力的作用图 145、 (2017 江苏南通一模) 如图 14 所示，质量为m的小物块以初速度v0 沿足够长的固定斜面上滑， 斜面倾角为 ，物块与该斜面间的动摩擦因数 >tan ，下图中表示该物块的速度v 和所受摩擦力Ff 随时间t 变化的图线 ( 以初速度v0 的方向为正方向) ，可能正确的选项是()6.图 15(2017 徐州测试 ) 如图 15 所示，质量为 m1 的木块在质量为 m2 的长木板上滑行，长木板与地面间动摩擦因数为 1，木块与长木板间动摩擦因数为 2，假设长木板仍处于静止状态，那么长木板受地面摩擦力大小一定为()A、 1(m1m2)g B、2 m1gC、 1m1gD、 1m1g 2m2g图 167、(2017 无锡市期中考试) 如图 16 所示，带有长方体盒子的斜劈A 放在固定的斜面体C上，在盒子内放有光滑球B， B 恰与盒子前、后壁P、 Q点相接触、假设使斜劈A 在斜面 C 上静止不动，那么 P、 Q对球 B无压力、以下说法不正确的选项是 () A、假设 C 的斜面光滑，斜劈 A 由静止释放，那么 Q点对球 B 有压力假设 C 的斜面光滑，斜劈A 以一定的初速度沿斜面向上滑行，那么P、Q对球 B均无B、压力C、假设 C 的斜面粗糙，斜劈A 沿斜面匀速下滑，那么P、 Q对球 B 均无压力D、假设 C 的斜面粗糙，斜劈A 沿斜面加速下滑，那么Q点对球 B 有压力【能力提升】8、一个质量为3kg 的物体，被放置在倾角为 37、动摩擦因数为0.2 的固定斜面上，以下选项中所示的四种情况下物体不能处于平衡状态的是( 令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37 0.6 ，cos37 0.8 ， g 10 /2)()m s9、 (2017 北京 18)图 17如图 17 所示，将质量为 m的滑块放在倾角为 的固定斜面上、滑块与斜面之间的动摩擦因数为 . 假设滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为 g，那么 ()A、将滑块由静止释放，如果 >tan ，滑块将下滑B、给滑块沿斜面向下的初速度，如果 <tan ，滑块将减速下滑C、用平行于斜面向上的力拉着滑块向上匀速滑动，如果 tan ，拉力大小应是2mgsin 用平行于斜面向下的力拉着滑块向下匀速滑动，如果 tan，拉力大小应是 mgD、sin题号123456789答案10.(2017 田家炳实验中学模拟)图 18某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图18 所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表中是她记录的实验数据、木块的重力为10.00 N，重力加速度为 g9.8 m/ s2，根据表格中的数据回答以下问题( 答案保留3 位有效数字 ) ：实验次数运动状态水平拉力 F/ N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49(1) 木块与桌面间的最大摩擦力Fmax>_N；(2) 木块与桌面间的动摩擦因数 _；(3) 木块匀加速运动时受到的摩擦力 Ff _N. 11、如图 19 所示，图 19水平面上有一重为 40N的物体，受到 F1 13N和 F26N的水平力作用而保持静止、 物体与水平面间的动摩擦因数 0.2. 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1) 物体所受的摩擦力的大小与方向；(2) 假设只将 F1 撤去，物体受到的摩擦力的大小和方向、图 2012、如图 20 所示，在倾角为 37的固定斜面上静置一个质量为5 的物体，物体与斜kg面间的动摩擦因数为0.8. 求：(1) 物体所受的摩擦力 ( sin 37 0.6 ， cos37 0.8) ；(2) 假设用原长为 10cm，劲度系数为 3.1 103N/ m的弹簧沿斜面向上拉物体，使之向上匀速运动，那么弹簧的最终长度是多少？( 取 g 10m/ s2)学案 7 摩擦力【课前双基回扣】1、 BD2.AB3、 AC当F1>F2 时，物体有向左的运动趋势，故Ff 方向为水平向右，根据平衡条件可知 Ff F1F2.当 F1<F2 时，物体有向右的运动趋势，故Ff 方向为水平向左，同理可得，Ff F2F1.当 F1F2 时，物体受力平衡，无相对运动趋势，故Ff 0.题中物体处于静止状态，不会有滑动摩擦力产生，计算公式不成立、 故正确答案为A、C.4、D 此题考查滑动摩擦力的大小和方向与物体受到的动力方向无关的特点、在此题中，物体受水平力和不受水平力，物体对地面的压力都等于物体的重力，据滑动摩擦力计算公式： F FN，其中 FN mg200N，得到 F 20N，摩擦力方向与物体相对地面的运动方向相反，即水平向左、5、C 由于 A 处于平衡状态，故A 不受 B的摩擦力；把A、B 作为一个整体，水平方向上其受到力 F 的作用， 故 C对 B 有向左的摩擦力， 根据力的定义， B 对 C有向右的摩擦力，把 A、B、C作为一个整体，由于其受力平衡，故地面对 C有向左的摩擦力，根据以上分析，只有选项 C正确、 6、见解析解析 (1) 木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，那么汽车加速时，木箱会保持原有静止状态， 因此它将相对于汽车向后滑动， 而实际木箱没有滑动，有相对于汽车向后滑动的趋势， 所以， 木箱受到向前的静摩擦力、 因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相同，是动力、(2) 汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，那么木箱将相对汽车向前滑动， 而实际木箱没有滑动， 但有相对汽车向前滑动的趋势， 所以木箱受到向后的静摩擦力、因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相反，是阻力、(3) 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，木箱受到重力和支持力，假设木箱再受到汽车的水平向前的摩擦力， 由二力平衡条件可知： 竖直方向上支持力与重力抵消，但水平方向上没有力与摩擦力抵消， 这样物体不能保持平衡， 故假设不正确， 所以木箱不受摩擦力作用、(4) 汽车刹车，木箱在车上向前滑动时，木箱和汽车之间有相对运动，且相对汽车向前滑动，故木箱受到向后的滑动摩擦力，因为滑动摩擦力的方向与木箱运动方向相反，是阻力、(5) 汽车突然加速，木箱在车上滑动时，木箱和汽车之间有相对运动，且相对汽车向后滑动，故木箱受到向前的滑动摩擦力、 因为滑动摩擦力的方向与木箱运动方向相同， 是动力、思维提升1、摩擦力的多解问题主要是由于：(1) 静摩擦力的大小、方向会随外因( 外力，状态 )改变而改变；(2) 不同条件下，物体所受的摩擦力可能是静摩擦力、最大静摩擦力或滑动摩擦力、在分析时分别讨论可使问题简化、2、 (1) 如何分析一个物体受到的摩擦力？一看“接触” ，看该物体与周围几个物体接触，就最多可能有几个摩擦力、二看接触面间是否有“压力”，是否有“相对运动”或“相对运动趋势”、三要“分析” ，综合分析物体的受力情况，结合物体的运动状态，判断物体所受摩擦力的情况、(2) 判断摩擦力时，有时还会用到假设法和整体法、3、 (1) “假设法”是判断静摩擦力方向的有效方法、(2) 对于摩擦力，如果没有明确指出物体受的是滑动摩擦力还是静摩擦力，那它的方向可以与物体运动的方向相反，也可以与物体运动的方向相同、【核心考点突破】例 1 甲图中，沿斜面向上乙图中，水平向左丙图中，水平向左丁图中，总指向圆心解析运用假设法判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势，所受的静摩擦力沿斜面向上； 图乙中的物体 A 有向右滑动的趋势， 所受静摩擦力沿水平面向左、判断静摩擦力方向，还可以根据共点力作用下物体的平衡条件或牛顿第二定律判断，图丙中，A物体随车一起向右减速运动，其加速度方向水平向左， 故 A 物体所受静摩擦力水平向左( 与加速度同向 ) ；图丁中， A物体随转台匀速转动，做匀速圆周运动，其加速度总指向圆心，那么 A 受到的静摩擦力也总指向圆心、 规范思维 (1) 静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间，但物体本身不一定静止； (2)静摩擦力的方向可以和运动方向相同，也可以和运动方向相反，还可能成任意夹角( 如手拿瓶子斜向上运动的过程中) 、所以静摩擦力可以是阻力，也可以是动力；(3) 静摩擦力方向的判断有时根据产生条件无法直接判断出来，要结合物体的运动情况来进行判断、例 2D 对物块受力分析，由平衡条件知A、 B 两种情况不会改变摩擦力的大小，C 中 F竖直向上，静摩擦力减小，D 中 F 竖直向下，静摩擦力由mgsin 变为 ( mg F)sin ，增大，故 D 对、 规范思维 静摩擦力的大小通常可根据平衡条件或牛顿第二定律来计算、例 3(1)200N/m(2)2N(3)4N解析 (1) 物体匀速运动时， k( x x ) mg0 mg0.2 2 10那么 k x x0 0.12 0.10 N/m 200N/m(2) F1 k( x1 x0) 200 (0.11 0.10)N 2N最大静摩擦力可看作等于滑动摩擦力Fmax 0.2 2 10N 4N故物体没动，所受静摩擦力f1 1 2N.FF(3) 弹簧弹力 F k( x x ) 200 (0.13 0.10)N 6N.220物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为Ff2 FN mg 0.2 2 10N 4N. 规范思维 摩擦力大小的计算方法：在计算摩擦力的大小之前， 必须先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦、F 的分析，(1) 滑动摩擦力的计算方法：可用F F 计算、最关键的是对相互挤压力fNN并不总是等于物体的重力，它跟研究对象受到的垂直于接触面方向的力密切相关、(2) 静摩擦力的计算方法：一般应根据物体的运动情况( 静止、匀速运动或加速运动) ，利用平衡条件或牛顿定律列方程求解、例 4B 物体受重力 mg、支持力 FN、力 F 的共同作用且处于平衡状态，根据平衡条件，有F1cos60 ( mg F1sin60 ) F2cos30 ( mg F2sin30 )又 F F ，联立解得 2 3.12 规范思维 此题首先应分析物体的受力情况，然后列平衡方程， 联立求解、 注意滑动摩擦力f N，而N 随外力F的变化而变化、FFF 针对训练 1、 D由于 A 随传送带一起匀速运动，相对静止，由力的平衡条件知，无论向上运动还是向下运动， A受的静摩擦力方向一定都是向上的，且大小为Ff mgsin ，选项 D正确、 2、 C当物体 P和 Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度可由对整体运用牛顿第二定律求得，即 a gsin 2gcos 再对物体 P 运用牛顿第二定律，得从而求得 P 所受的静摩擦力为：【课时效果检测】1、 BC2.D3.B4.Cmgsin Ff maFf 2mgcos ，故 C 选项正确、 5、 AC物块向上滑动时做匀减速运动，所受摩擦力是滑动摩擦力，Ff1 mgcos ，沿斜面向下；当物体速度减为零后，由于 >tan ，物块静止在斜面上，受静摩擦力，f2 mgsin ，沿斜面向上，且 F >F ，选项 A、 C正确、 Ff1f26、 B 木块在木板上滑行，木板上表面所受滑动摩擦力f 21 ；木板处于静止状态，Fmg水平方向上受到木块对木板的滑动摩擦力和地面对木板的静摩擦力，根据力的平衡条件可知，地面对木板的静摩擦力的大小等于木块对木板的滑动摩擦力的大小，B 项正确、 7、 CD假设 C的斜面光滑，无论A 由静止释放还是沿斜面向上滑行，通过A、 B 整体受力分析可知，整体具有沿斜面向下的加速度，B 球所受合力应沿斜面向下，故Q点对球B有压力， A、B 项错；假设 C的斜面粗糙，斜劈 A匀速下滑时，整体所受合力为零，故P、 Q不可能对球 B 有压力， C 项正确；假设C的斜面粗糙，斜劈A 加速下滑时， A、 B整体具有沿斜面向下的加速度，球 B 所受合力也应沿斜面向下，故 Q点一定对球 B有压力， D项正确、 8、 BCD物体与斜面间的最大静摩擦力max cos37 4.8NFmg假设物体不动，物体受斜面的静摩擦力沿斜面向上，由 FFf mgsin37 可得Ff A 9N>Fmax， Ff B 3N<FmaxFf C 0<Fmax， Ff D 4N， | Ff D|< Fmax，负号表示Ff 方向沿斜面向下，可以得出， B、 C、 D 均处于平衡状态，A 物体沿斜面向下运动，应选B、 C、 D.9、 C假设有 mgsin mgcos ，那么 tan ，滑块恰好平衡；假设 >tan ，那么 mgsin < mgcos ，由静止释放，滑块不下滑；假设 <tan ，即 mgsin > mgcos ，给滑块一向下的初速度， 滑块将加速下滑； 用平行于斜面的力向上拉滑块让它匀速运动，假设 tan ，拉力为 2mgsin ；用平行于斜面向下的力拉滑块让它向下匀速运动，拉力为零，故C 正确、 10、 (1)4.01(2)0.401(3)4.01解析 (1) 由题表可知， 木块受到的滑动摩擦力为4.01N ，因此最大静摩擦力Fmax一定大于4.01N.(2) 由 Ff mg得： 0.401.(3) 木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，故 Ff 4.01N. 11、 (1)7N 水平向右 (2)6N 水平向左解析 (1) 设物体相对地面静止，那么有F1 F2 Ff ，得 Ff 7N，而 Fmax mg8N>Ff ，故物体没动，受静摩擦力，大小为7N，方向水平向右、(2) 撤去 F1 后， Ff F2 6N<Fmax故物体受静摩擦力，大小为6N，方向水平向左、12、 (1)30N ，方向沿斜面向上(2)12cm解析 (1) 物体静止在斜面上时对物体受力分析如图a 所示，那么物体受到静摩擦力Ff mgsin37 代入数据得Ff 5 10 sin37 N 30N，摩擦力方向沿斜面向上、(2) 当物体沿斜面向上被匀速拉动时， 如图 b 所示，设弹簧拉力为 F，伸长量为 x，那么F kxF mgsin37 F 滑 ， F 滑 mgcos37 弹簧最终长度 l l 0 x，联立以上方程解得 l 12cm.易错点评1、运动的物体可以受到静摩擦力；静止的物体也可以受到滑动摩擦力、物体受何种摩擦力，取决于物体间的相对运动，而不是物体是否运动、2、摩擦力可以是动力，也可以是阻力、是动力还是阻力取决于摩擦力与物体运动方向间的关系、3、公式 F FN 只能用来计算滑动摩擦力，不能用来计算静摩擦力、静摩擦力的大小一般利用平衡条件或牛顿定律求解、