变化的摩擦力

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思想方法：

摩擦力在临界情况下“突变”问题的分析方法

1.方法指导

2.例证突破

3.方法总结

4.备选训练

5.真题演练

第二章 相互作用

一

1.方法指导

、方法指导

1．问题特征

2．常见类型

静摩擦力

滑动摩擦力

突变

滑动摩擦力

静摩擦力

突变

二、例证突破

2. 例证突破

变化的类型

“动静”突变

在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，物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力.

“动－动”突变

在某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”.

解答本题的关键是判断物体可能的运动情况：是一直减速运动,还是F减小的过程中，物体速度减为零？

经典试题

【例3】(多选)如图示用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t＝0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零。物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图象可能是( )

F减小的t1时间内，物块的运动情况如何变化？

Ff

解析显隐

变化类型

“静－静”突变

物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．

经典试题

【变式训练】 一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　　)．

A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右

C．2 N，方向向右 D．0

最大静摩擦力Ffmax≥8 N

静摩擦力Ff=2 N,木块保持静止状态.

Ff

解析显隐

变化类型

“静－动”突变

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.

XXXXX=XXXXX

①

②

③

mg

Ff

FN

【备选】 如图所示,在平板与水平面间的夹角XXXXX逐渐变大的过程中,分析木块m受到的摩擦力的情况.

1.平板转动过程中,木块出现几个运动过程？

2.各过程中木块分别受到几个力作用，各力怎样变化？

解析显隐

三、方法总结

3.方法总结

关键方法

1.正确对物体受力分析和运动状态分析

? 找到物体摩擦力的突变“临界点”.

2.分析清楚“突变”后摩擦力的变化情况

? 是静静变化，还是动静（静动）变化；是大小变化，还是方向也发生变化.

四、备选训练

4.备选训练

经典试题

【备选训练】如图示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数为XXXXX＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，取g＝10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．(　　)．

1.判断物块运动形式有几个 阶段？

2.分析物块受力及变化情况.

v0

Ff

转解析

解题思路

转原题

解析：

运动阶段

受向左的滑动摩擦力Fn= XXXXXmg=2N

物体减速运动，速度为0后静止

静止阶段

Fmax=Fn=2N

受向右的静摩擦力Ff2=F=1N

外力F=1N<Fmax

A正确

【备选训练】(多选)将力传感器A固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上.如图甲所示,传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车,另一端系砂桶,整个装

置开始处于静止状态.在滑块与小车分离

前缓慢向砂桶里倒入细砂,力传感器采集

的F－t图象如图乙所示.则(　　)

A．2.5 s前小车做变加速运动

B．2.5 s后小车做变加速运动

C．2.5 s前小车所受摩擦力不变

D．2.5 s后小车所受摩擦力不变

解析　由题图乙可知，在F的变化阶段，砂桶质量在由小变大，滑块与小车之间没有相对滑动，属于静摩擦力，所以2.5 s前，小车、滑块均静止，A错误.2.5 s后小车受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做变加速直线运动，B正确.根据上述分析，2.5 s前滑块受静摩擦力，且静摩擦力在变化，2.5 s后受滑动摩擦力，且大小不变，故D正确.

答案　BD

解析显隐

经典试题

【备选训练】 长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角XXXXX变大)，另一端不动，如图所示．则铁块受到的摩擦力Ff随角度XXXXX的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

审题视角

1).建立木板及铁块的运动模型

2). ① 到②过程中铁块受力怎样？

转动到③位置后，铁块受力又怎样？

自己分析一下！

XXXXX=XXXXX

①

②

③

mg

Ff

FN

【解析】 设木板与水平面间夹角增大到XXXXX时，铁块开始滑动,显然当XXXXX<XXXXX时,铁块与木板相对静止.由力的平衡条件知,铁块受到的静摩擦力的大小为Ff＝mgsinXXXXX;当XXXXX≥XXXXX时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力;设动摩擦因数为XXXXX，由滑动摩擦力公式得，铁块受到的滑动摩擦力为Ff＝XXXXXmgcosXXXXX.

由上述分析知：XXXXX<XXXXX时，静摩擦力随XXXXX角增大按正弦函数增加；当XXXXX≥XXXXX时，滑动摩擦力随XXXXX角增大按余弦规律减小，所以正确选项为C.

答案　C

解析显隐

五、真题演练

5.真题演练

【真题】　(2013XXXXX全国新课标Ⅱ卷，15)如图7，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0).由此可求出(　　)

A．物块的质量

B．斜面的倾角

C．物块与斜面间的最大静摩擦力

D．物块对斜面的正压力

解析显隐

Mg

Ff

FN

１

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