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《摩擦力》常见题型
《摩擦力》常见题型
题型1关于摩擦力的理解
【例1】下列关于摩擦力的说法,正确的是()
A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力
3.摩擦力总是阻碍物体的运动
C.运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反
D.相对静止的两个物体之间,也可能有摩擦力的相互作用
答案D
解析摩擦力产生的条件是:
两个物体接触且有弹力的相互作用,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故选项A错误;相对静止的两个物体间,可能有静摩擦力的相互作用,故选项D正确;摩擦力的方向总是与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,所以,摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反,也不一定总是阻力,故选项B、C错误.
【拓展探究】关于弹力和摩擦力,下列说法正确的是()
A.有弹力一定有摩擦力
B.有摩擦力一定有弹力
C.摩擦力的大小和弹力大小成正比
D.弹力的方向一定和摩擦力方向垂直
答案BD
解析有弹力时若接触面光滑或无相对运动(趋势),则无摩擦力,而有弹力是有摩擦力的前提条件,故A错,B正确;静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关,滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比,故C错:
弹力的方向垂直接触面,而摩擦力的方向与接触面相切,因此两个力的方向垂直,故D正确.摩擦力的产生条件也可归结为:
①接触面粗糙;②两物体间有弹力;③两物体间有相对运动或相对运动趋势.
【方法导引】
1.判断摩擦力的存在可以用假设法:
判断静摩擦力是否存在,要看是否具备静摩擦力产生的条件,但在通常情况
下,其他条件是具备的,关键看物体是否有相对运动趋势.要判断是否有相对运
动趋势,可用假设法判断,假设法有两种:
一种是假设接触面光滑,不存在摩擦
力,看是否改变原来的运动状态;另一种是假设摩擦力存在,看是否改变原来的
运动状态.
2.根据力的作用效果来判断.
3.根据摩擦力产生的条件来判断.
摩擦力产生的条件是:
(1)两物体间有弹力作用;
(2)接触面不光滑;
(3)有相对运动或相对运动趋势.
4.静摩擦力中的“静”和滑动摩擦力中的“动”都是相对的,指的是接触面之间的相对静止或相对运动,而不是物体对地的运动.因此,静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用,而运动的物体也可能受到静摩擦力作用.
5.摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,而不是阻碍物体对地的运动.因此,摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
6.摩擦力的方向与接触面相切,与相对运动或相对运动趋势方向相反,但可能与物体的运动方向同向、反向或有一定夹角.例如趴在匀速行驶的火车车厢后壁上的一只壁虎,受到的静摩擦力的方向竖直向上,与运动方向夹角成90。
.
题型2滑动摩擦力大小的求解
【例2】如图3—3—1所示,重20N的物块放在水平桌面上,用F=8N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动.求:
图3-3-1
(1)物块所受的摩擦力多大?
(2)物块和桌面间的动摩擦因数多大?
(3)当水平拉力增大到16N时,物块受到的摩擦力多大?
(4)物块在运动过程中突然撤去外力,在物块停止运动前它受到的摩擦力多大?
答案
(1)8N
(2)0.4(3)8N(4)8N
解析
(1)物块匀速运动时,在水平方向和竖直方向各受到两个力的作用,如右图所示,水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力Ff,物块匀速运动时,这两个力大小相等,方向相反,即:
Ff=F
所以物块所受的滑动摩擦力Ff=8N.
(2)由图可知,
桌面对物块的支持力FN=G=20N
山滑动摩擦力的公式Ff=|.iFN
得:
p===0.4.
(3)当水平拉力增大到16N时,这时拉力和滑动摩擦力不再相等,应当用滑动摩擦力公式求解.
111Ff=pFN,g和FN都没有变
所以这时的滑动摩擦力Ff=pFN=0.4x20N=8N.
(4)当去掉拉力后物块停止运动前,物块始终受到滑动摩擦力的作用.F的iFN,卩和FN均未变,Ff=8N.
【拓展探究】
图3-3-2
如图3-3-2所示,一根重为G、长为1的均匀长方体木料放在水平桌面上.木料与桌面间的动摩擦因数为卩,现用水平力F推木料,当木料有1/3离开桌面时
(1)桌面对它的摩擦力为多大?
(2)继续推动木料,在木料离开桌面之前,摩擦力大小是否变化?
(3)若在推动过程中,突然撤去推力,摩擦力的方向有无改变?
答案⑴咱
(2)不变(3)不变
【方法导引】
计算摩擦力的大小之询,首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力.
⑴滑动摩擦力大小卩=pF”.卩与F、Fn均无关,只与接触面的性质有关,Fa指正压力,并不一定等于重力.当物
体匀速运动时,也可由二力平衡求解.
(2)Ev是两个相接触的物体间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),性质上属于弹力.它不一定等于重力,Fn的大小可以与重力G大小相等,也可以不等,也可以无任何关系.
(3)动摩擦因数卩的大小山接触面的材料和接触面的粗糙程度决定.
(4)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关,与物体间相对运动速度的大小无关.
题型3物体的受力分析
【例3】
图3-3-3
如图3-3-3所示,物体a、b和c叠放在水平桌面上,水平力氏=5N、Fc=10N分别作用于物体b和c上,物体a、b和c仍保持静止.以Fi、F2>F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小,贝9()
A.Fi=5N,F2=0,F3=5N
B.Fi=5N,F2=5N,F3=0
C.Fi=O,R=5N,已=5N
D.Fi=O,F2=10N,F3=5N
答案C
解析本题分别取物体a、物体a和b整体为研究对象,取物体a为研究对象:
根据二力平衡可知,因为物体a处于静止状态,所以物体a在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用,若物体a受到了物体b对它的摩擦力,但乂没有其他的力与这个摩擦力相平衡,则物体a将不能保持静止状态,因此,物体a没有受到物体b对它的摩擦力,所以物体a和b之间的静摩擦力R=0.
取物体a和b整体为研究对象.在水平方向上物体a和b受到了向左的拉力Fb=5N,而物体a和b乂是静止的,根据二力平衡知识可知,物体a和b—定还受到c对它的向右的静摩擦力,其大小为F2=Fb=5N.
至此,根据题LI给出的四个选项可知,该题答案应选C.
25N,读者可用同样的方法求出.
【方法导引】
1.分析一个物体受到的摩擦力的方法.
一看“接触”,看该物体与周围儿个物体接触,最多可能有儿个摩擦力.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情况.
2.判断摩擦力时,有时还会用到假设法和整体法.
在本题的解析中,根据实际需要,选择不同的研究对象非常重要,取物体a来研究,叫“隔离法”,把a、b看作整体来研究,叫“整体法”.
【对点演练】
图3-3-4
1.如图3—3—4所示,皮带传输机将物体匀速地送往高处,下列结论正确的是()
水物体受到与运动方向相同的摩擦力作用
B.传送的速度越大,物体受到的摩擦力也越大
C.物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关
D.若匀速地向下传送物体,物体所受的摩擦力沿皮带向下
2.滑动摩擦力的大小与下列哪些因素有关()
A.接触物的接触面积B.外加拉力
C.对接触面的正压力D.物体的运动速度
3.关于滑动摩擦力的方向,下列说法中正确的是()
A.滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C.滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动方向相反
D.滑动摩擦力总是成对出现的,如果有一个物体受到滑动摩擦力的作用,
则与之接触的另一个物体表面也一定会受到滑动摩擦力的作用
4.
水平桌面上一重为200N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15"、30N、80N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()
5.
运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时,他所受到的摩擦力
6.
下列说法中正确的是()
山于物体A静止,所以物体A受到静摩擦力作用
如图3-3-6所示,屮、乙两位同学做一种特殊的“拔河”游戏,两人分
别用伸平的手掌托起长凳的一端,保持凳子水平,然后各自向两侧水平收回手掌以达到拖拉凳子的LI的.如果甲、乙与凳子下表面各处的粗糙程度相同,且在乙端的凳子上面放四块砖,则下列判断正确的是()
A.凳子向甲方移动
B.凳子向乙方移动
c・凳子在原地不会被拉动
D,凳子向体重大的同学一方移动
8•如图3-3-7所示,
图3-3-7
A为长木板,在水平面上以速度Vi开始向右运动,同时物块B在A的上表面以速度V2开始向右运动,且A、B接触面粗糙.下列判断正确的是()
A.若V1=V2,A、B之间无摩擦力
B.若v»V2,A受到B所施加的向右的滑动摩擦力
C.若V1VV2,B受到A所施加的向右的滑动摩擦力
D・若VI>V2,A^B之间无滑动摩擦力
9・如图3-3-8所示,在两块木板中间夹着一个50N的木块A,左右两边对木板的压力F均为150N,木板和木块间的动摩擦因数为02如果想从下面把此木块拉出来,至少需要多大的力?
如果想从上面把它拉出来,至少需要多大的
力?
图3-3-9
10.为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验,如图3—
3—9所示,在木块A和木块B上贴上待测的纸,B板水平固定,用测力计拉A,使A匀速向左运动,读出并记下测力计的示数F,测出木块A的重力Ga,则山
F=pFjv=|iGa,p=G4・
(1)该同学为什么要把纸贴在木块上而不直接测量两张纸间的摩擦力?
(2)在实验操作中,发现实验误差较大,请你对这个实验做出改进以减小误差.
(3)请对改进询后的两种实验方案进行简要分析并作岀评价.
参考答案
1•答案AC
解析物体与皮带相对静止,两者之间存在静摩擦力,静摩擦力的大小可山平衡条件求得,静摩擦力的方向沿皮带向上,与匀速传送的速度大小及运动方向无关,A、C项正确.
2.答案C
3.答案CD
4.答案q
5.答案C
解析本题表面上看是滑动摩擦力问题,而实质上是静摩擦力问题,仔细观察后不难发现,运动员在匀速上攀(或匀速下滑)时,他的手与竹竿之间在握住的瞬时是静止的,尽管他的整个身体做匀速直线运动.山受力分析并结合二力平衡的知识不难得出C项正确.
6.答案AC
7.答案B
解析本题考查最大静摩擦力的概念与规律,中、乙与凳子下表面各处的粗糙程度相同,但是乙端的凳子上面放了四块砖,这样乙与凳子的压力就大一些,所以最大静摩擦力就大,这就决定了乙与凳子之间不容易滑动,所以凳子向乙方移动.正确答案是B.
8.答案A
9.答案ION110/V
解析从下面把木块拉岀来,这时摩擦力方向向上,如下图甲所示,左右两侧各等于Ff=pF=0.2xl50N=30N,需要的最小拉力Fi=2Iy-G=10N
从上面把木块拉出来,这时摩擦力方向向下,如图乙所示,左右两侧各等于
F/=30N,所需最小拉力F2=G+2巧=110N.
10答案见解析
解析
(1)山于两张纸之间的压力太小,而摩擦力更小,无法直接测量,把纸贴在木块上可以增大圧力,从而增大摩擦力,测量时相对误差小.
(2)改进后的实验图为
(3)改进前:
只有当A在B上匀速运动时,测力计示数才等于摩擦力,但要保证A做匀速运动比较困难,因此误差较大.
改进后:
无论B如何被拉出,A始终处于平衡状态,测力计示数均等于摩擦力大小,从而减小了实验误差.
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