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  • 2021-05-23 发布

【物理】2019届一轮复习人教版摩擦力的三类突变专题学案

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摩擦力的三类突变 类型1 “静—静”突变 物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,物体虽然仍保持相对静止,但物体所受的静摩擦力发生突变.学 ‎ 例1 如图所示,质量为‎10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的拉力为5 N时,物体A处于静止状态.若小车以‎1 m/s2的加速度向右运动,则(g=‎10 m/s2)(  )‎ A.物体A相对小车向右运动 B.物体A受到的摩擦力减小 C.物体A受到的摩擦力大小不变 D.物体A受到的弹簧的拉力增大 答案 C 学 ‎ 解析 由题意得,物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm≥5 N,小车加速运动时,假设物体A与小车仍然相对静止,则物体A所受合力F合=ma=10 N,可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N,方向向右,且为静摩擦力,所以假设成立,物体A受到的摩擦力大小不变,故选项A、B错误,C正确;同理可知,物体A受到的弹簧的拉力大小不变,故D错误. 学 ] ]‎ 类型2 “静—动”突变 学 ] ‎ 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,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力.‎ 例2 (多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化规律的实验中,设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平),整个装置处于静止状态.实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的图象如图乙,则结合该图象,下列说法正确的是(  ) ]‎ A.可求出空沙桶的重力 B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小 学 ]‎ C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小 学 ]‎ D.可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)‎ 答案 ABC 解析 t=0时刻,力传感器显示拉力为2 N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大小为2‎ ‎ N,由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N,A选项正确;t=50 s时刻摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5 N,同时小车启动,说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力,B、C选项正确;此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N,故50 s后小车将加速运动,D选项错误.‎ 思维拓展 如图所示,为什么不能固定木板,用弹簧测力计拉着木块运动来测定木块和木板之间的动摩擦因数呢?‎ 答案 如果固定木板,用弹簧测力计拉着木块运动,要保证木块匀速运动非常困难,且弹簧测力计的示数不稳定,不能根据二力平衡求木块与木板间的滑动摩擦力.‎ 类型3 “动—静”突变 在滑动摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不再受滑动摩擦力作用,滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力.‎ 例3 如图所示,斜面固定在地面上,倾角为θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).质量为‎1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=‎10 m/s2)(  )‎ 答案 B 学 ]‎ 解析 滑块上升过程中受滑动摩擦力,Ff=μFN和FN=mgcos θ联立得Ff=6.4 N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mgsin θ<μmgcos θ,滑块不动,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得Ff′=mgsin θ,代入可得Ff′=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.‎