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- 2021-05-26 发布
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摩擦力的分析与计算专题
1.静摩擦力的分析
(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.
(2)物体有加速度时,若只受静摩擦力,则Ff=ma.若除受静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.
2.滑动摩擦力的分析
滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,应用此公式时要注意以下几点:
(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.]
(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关. 学 ]
3.静摩擦力的有无和方向的判断方法
(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下:
(2)状态法:先判断物体的状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F合=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向.
(3)牛顿第三定律法:先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.
例1 如图所示,物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同 | |k ]
B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反
C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力
D.甲图中物体A不受摩擦力,乙图中物体A受摩擦力,方向和F相同
答案 D
解析 用假设法分析:甲图中,假设A受摩擦力,与A做匀速运动在水平方向所受合力为零不符合,所以A不受摩擦力;乙图中,假设A不受摩擦力,A将相对B沿斜面向下运动,则知A受沿F方向的摩擦力.正确选项是D.
例2 如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F
的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.2- B. C. D.
答案 C
解析 当F水平时,根据平衡条件得F=μmg;当保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角时,由平衡条件得Fcos 60°=μ(mg-Fsin 60°),联立解得,μ=,故选项C正确.
变式1 (多选)下列关于摩擦力的说法中正确的是( )
A.静止的物体可以受到滑动摩擦力,运动的物体也可以受到静摩擦力
B.物体所受的滑动摩擦力或静摩擦力既可以充当动力也可以充当阻力
C.相互接触的物体之间,压力增大,摩擦力也增大学 ]
D.两物体间有弹力但不一定有摩擦力,而两物体间有摩擦力则一定有弹力
答案 ABD
解析 静摩擦力只是阻碍相对运动趋势,受静摩擦力的物体可以静止也可以运动,A正确;滑动摩擦力或静摩擦力不一定阻碍物体的运动,物体所受的滑动摩擦力或静摩擦力既可以充当动力也可以充当阻力,B正确;滑动摩擦力与正压力有关,静摩擦力与压力无关,C错误;两物体之间有摩擦力时,两物体一定接触,且相互挤压,即存在弹力作用,反之则不一定成立,D正确.
变式4 如图12所示,质量为mB=24 kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=22 kg的木箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2),则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为( )
图12
A.0.3 B. 0.4 C.0.5 D.0.6 | |X|X|K]
答案 A
解析 对A受力分析如图甲所示,由题意得
FTcos θ=Ff1 ①
FN1+FTsin θ=mAg ②
Ff1=μ1FN1 ③ ]
由①②③得:FT=100 N 学 ]
| |X|X|K]
对A、B整体受力分析如图乙所示,由题意得
FTcos θ+Ff2=F ④ 学 ]
FN2+FTsin θ=(mA+mB)g ⑤
Ff2=μ2FN2 ⑥ 学 ]
由④⑤⑥得:μ2=0.3,故A正确.