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1、力学复习江苏省常州高级中学 刘立亮学习目标：进一步理解和掌握摩擦力的概念，掌 握摩擦力的分析方法及其做功特点学习重点：摩擦力的分析和计算学习难点：摩擦力的分析和计算一：从现象说起 ： 例例11：如图，在两伸直的食指上水平地架：如图，在两伸直的食指上水平地架 一根均匀的横棒。起初两手指分别架在棒一根均匀的横棒。起初两手指分别架在棒 的两端。请你缓慢移动两指，使两手指的的两端。请你缓慢移动两指，使两手指的 距离缩小，直到二指并拢。多做几次，并距离缩小，直到二指并拢。多做几次，并 仔细观察，说出看到的现象，并解释之。仔细观察，说出看到的现象，并解释之。启示一：摩擦力是高中力学中的常见力，也是力学学习
2、 过程中的重点和难点之一，能否正确认识摩擦力， 对学习后面相关的知识起着至关重要的作用。由例1 可见，摩擦力具有两个显著特点：(1)接触性； (2) 被动性所谓接触性，即指物体受摩擦力作用物体 间必直接接触(反之不一定成立)。所谓被动性是指 摩擦力随外界约束因素变化而变化熟知的是静摩 擦力随外力的变化而变化，大小0fm。滑动摩擦力也 随正压力的变化而变化，大小f滑=N 。一般情况下 fm略大于 f滑启示二： 摩擦力产生的条件： （1）物体间直接接触 （2）接触面粗糙 （3）接触面间有弹力存在 （4）物体间有相对运动或相对运动趋势 这四个条件紧密相连，缺一不可显然，两物体不接触， 或虽接触但接触
3、面是光滑的，则肯定不存在摩擦力但满 足(1)、(2)而缺少(3)、(4)中的任意一条，也不会有摩擦 力如一块砖紧靠在竖直墙，放手后让其沿墙壁下滑，它 满足条件(1)、(2)、(4)，却不具备条件(3)，即相互间无 压力，故砖不可能受到摩擦力作用又如，静止在粗糙水 平面上的物体它满足了条件(1)、(2)、(3)，缺少条件(4) ，当然也不存在摩擦力例2 (高考题)如图1所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数1和B、C间的动摩擦因数2有可能是（ ）(A) 1 =0 ， 2 =0(B) 1 =
4、0 ， 2 0(C) 1 0， 2 = 0 (D) 1 0， 2 0ABF图1CBD从误区说起误区之一：摩擦力方向总是与物体的运动方向在同一 直线上。例3、如图所示，质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍，它与转台转轴OO相距R，物块随转台由静止开始转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中，转台对物块做的功为 （ ）A0 B大于kmgR/2 C等于kmgR/2 D小于kmgR/2解：因为物块随转台一起做加速度圆周运动，所以 转台施给物块的静摩擦力有两个作用效果：一是提 供做圆周运动的向心力（并且随转速增大而增大） ；二
5、是提供切向力用来增大线速度的大小。受力如图 ：fm=kmg， f心 fm=kmgfmf心f切由动能定理：W=mv2/2（1）f心=mv2/R（2 ） 所以得： W=f心R/2 kmgR/2从误区说起误区之一：摩擦力方向总是与物体的运动方向在同一 直线上。例3、如图所示，质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍，它与转台转轴OO相距R，物块随转台由静止开始转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中，转台对物块做的功为 （ ）A0 B大于kmgR/2 C等于kmgR/2 D小于kmgR/2D启示三： 摩擦力的方向既可以跟物体的
6、运动方向相同（动力 ），也可以跟物体的运动方向相反（阻力）；即摩 擦力方向可以跟物体运动方向在同一条直线上。 由本例可知：摩擦力的方向又可以跟物体的运动方 向垂直（匀速圆周运动），也可以跟物体的运动方 向成一个定角度（加速圆周运动） 。即摩擦力方向 可以跟物体运动方向不在同一条直线上。 但“摩擦力的方向总是跟物体的相对运动或相对 运动趋势方向相反”的从误区说起误区之二：认为相互接触的物体间存在两个摩擦力 。例4、如图2所示，在倾角=30的 粗糙斜面上放一重量为G的物体，物体 能保持静止。现在用与斜面底边平行的 力F=G/2推物体，物体恰能做匀速直线 运动，则物体与斜面之间的滑动摩擦因 数是多少
7、？ A同学的解：因为物体有沿斜面下滑的趋势，所以受到 一个沿斜面向上的静摩擦力f1=GSin。又因为物体在推力F的作用下,应沿水平方向匀速 滑动受到一个与F方向相反的滑动摩擦力作用 f2=N=mgcos= F 所以 =3/3f1f2解：受力如图：物体在推力及重力平行斜面的分力作用下，沿斜 面斜下方向作匀速直线运动，故物体只受到一个与其 运动方向相反（沿斜面斜上方向）的滑动摩擦力作用 。f=N=Gcos=F2+（GSin）21/2得： =（2/3）1/2启示四： 由例3和例4可知：物体相对接触面有相对运 动或相对运动趋势时，一个接触面只能受到 一个与相对运动或相对运动趋势方向相反的 摩擦力的作用
8、，这个摩擦力可以有两个作用 效果，但不是同时受到两个摩擦力。 从误区说起误区之三：静止的物体受到静摩擦力的作 用，运动的物体受到滑动摩擦力的作用。VB AFa启示五：静止的物体受到摩擦力不一定是静 摩擦力，只有与接触面相对静止的物体 受到摩擦力才是静摩擦力；运动的物体 受到摩擦力不一定是滑动摩擦力，只有 与接触面相对滑动的物体受到摩擦力才 是滑动静摩擦力。从误区说起误区之四：摩擦力大小总与物体间正压力成正比 。例6：小明手握着一个装有水的瓶子，小明 越用力，小明对瓶子的摩擦力就越大。例7：如图所示,把一重为G的物体,用一个 F=kt的水平推力压在足够高而平整的竖直墙壁 上,t=0时物体的速度为
9、零,试画出物体所受的摩 擦力f随时间t变化的图象。FftoG2G高一物理新教材必修1（人教版）第61页的两副图。能反映出摩擦力的什么特点？启示六：在研究摩擦力时，要特别注意物体间的摩擦力 是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为二者的大小计算 是不同的。滑动摩擦力的大小跟压力 N有关，与引起滑动 摩擦力的外力的大小无关；而静摩擦力的大小跟压 力 N无关，由引起这个摩擦力的外力决定（但最大 静摩擦力的大小跟压力 N有关）。因此，在确定摩擦力的大小时，静摩擦力的大 小应由引起静摩擦力的外力大小和运动状态来确定 ，不能用f=N计算 动静摩擦，首先分清；状态求静，公式求动； 压力大小，定要分明；若论方向，相对为
10、要。从误区说起误区之五：只要有摩擦力做功，就会“生热” 。例8：质量为2千克的物体A 叠放在4千克的长木 板B上，已知A、B间的动摩擦因数为0.5，在水 平拉力F的作用下在光滑水平面上由静止开始运 动。 （1）当F=12N时，1秒内系统摩擦生热情况如何？ （2）当F=18N时，1秒内系统摩擦生热情况如何？FA BFAB解：先判断A、B间的摩擦力是哪种摩擦力 。设外力为F时，A、B恰好出现相对滑动 。则对A：F-m1g=m1a1；则对B：m1g=m2a2；有：a1=a2；代入数据解得：F=15N；解:（1）所以当F=12N时，A、B相对静止 （虽然此时F大于m1g） 则对AB整体：F=（m1+m
11、2）a； 代入数据解得：a=2m/s2； 于是：S=at2/2=1m；V=at=2m/s 则对A：WF+Wf=m1v2/2-0得：Wf=-8J 则对B：Wf/=m2v2/2-0得：Wf/=8J系统内摩擦力做的总功为：W总 = Wf +Wf/=0热Q=FS-m1v2/2-m2v2/2 =0J=W总可见一对静摩 擦力做功系统 不产生“热”FABFAB（2）所以当F=18N时，A、B相对滑动代入数据解得：a1=4m/s2； 于是：S1=a1t2/2=2m；V1=a1t=4m/s则对A：Wf=-m1gS1 =-20J系统内摩擦力做的 总功为：W总= Wf +Wf/=-7.5J可见一 对滑动 摩擦力 做
12、功系 统产生 “热”则对A：F-m1g=m1a1；得：a2=2.5m/s2； 于是：S2=a2t2/2=1.25m；V2=a2t=2.5m/s 则对B：Wf/=m1gS2 =12.5J则对B：m1g=m2a2；热Q=FS1-m2v22/2- m1v12/2 =7.5J=-W总且fS相=f（S1-S2） 7.5J= W总= Q启示七：一对静摩擦力做的总功为0，不生“热 ”。静摩擦力只是起着“转手”作用， 通过摩擦力做功，把机械能从A转移给B ；而一对滑动摩擦力做功才生“热”， 其值等于摩擦力的大小与相对位移的乘 积。 即:Q=f滑S相小结 摩擦力发生在相互接触且挤压、粗糙而又发生 相对运动或是具
13、有相对运动趋势的两物体间， 其效果总是起着阻碍两物体间相对运动的作用 。高中阶段主要是f滑和f静两种。摩擦力的方向与运动方向可能相同，可能相反 ，可能垂直，可能任意任意夹角。可以是动力 ,也可以是阻力；可以做正功,也可以做负功， 也可以不做功.动静摩擦，首先分清；状态求静，公式求 动；压力大小，定要分明；若论方向，相 对为要 一对静摩擦力做的总功为0，不生“热” ；而一对滑动摩擦力做总功为负，才生“ 热”，Q=f滑S相。 小结mgfF电F洛x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xEB+qN小结总之，如果对摩擦力特点的理解不够，会导致在认识 上产生偏差和误区。本节课例举的只是其中的常见的 部分。在今后学习中还将会遇到摩擦力的相关问题。 例如电磁力与摩擦力的综合分析等。
