第10期 摩擦力牛顿第三定律-【数理报】新教材2022-2023学年高一物理必修第一册同步学案（人教版2019）

书 摩擦力问题是高中物理的重要内容，贯穿于高中物 理的始终．无论什么情况下的摩擦力，在研究摩擦力的 大小之前，必须先分析物体的运动状态，判断是滑动摩 擦力还是静摩擦力．若是滑动摩擦力，则可用 Ｆｆ＝μＦＮ 来计算，式中ＦＮ指的是两接触面间的压力，并不总是等 于物体的重力．若是静摩擦力，则不能用Ｆｆ＝μＦＮ来计算， 只能根据物体所处的状态，由平衡条件或其他知识来求解． 传送装置上涉及的物理问题很多，摩擦力问题就是 一种很典型的问题． 一、皮带传动上的摩擦力问题 例１．如图１是一皮带传 动装置示意图，Ａ为主动轮， Ｂ为从动轮．试判断Ａ轮上的 Ｐ点、Ｂ轮上的Ｑ点所受到的摩擦力的方向． 解析：Ａ是主动轮，Ａ轮 的转动将带动皮带的运转，Ａ 轮上的Ｐ点相对于皮带有向 前运动的趋势，从而皮带对Ａ轮上的Ｐ点有一个向后的 静摩擦力，该静摩擦力的方向与 Ａ轮的转动方向相反 （沿该处的切线方向向后）．如图２中ＦｆＡ．Ｂ是从动轮，Ｂ 轮的转动是由于皮带的带动，Ｂ轮上的Ｑ点相对于皮带 有向后滑动的趋势．从而皮带对该点有一个向前的静摩 擦力，其方向与 Ｂ轮的转动方向相同（沿该处的切线方 向向前），如图２中的ＦｆＢ． 二、传送带上的摩擦力问题 １．水平传送带上的摩擦问题 例２．如图３所示，在一根 较长的匀速运行的水平传送带 上轻轻地放上一块质量为ｍ的 物体，已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ．试判断 物体由Ａ端到达Ｂ端过程中物体所受到的摩擦力情况． 解析：物体轻放到传送带上时，由于传送带的速度 大于物体的速度，因此物体相对于传送带向后滑动，从 而传送带施给物体一个向前的滑动摩擦力，使物体相对 于地面向右加速运动；由于传送带较长，物体还没有到 达另一端就与传送带达到相同的速度，物体由于惯性要 保持匀速直线运动，使物体和传送带之间就没有了相对 运动，也没有相对运动的趋势，因此物体与传送带之间 不满足产生摩擦力的条件．从而物体和传送带之间就没 有摩擦力，物体就和传送带一起匀速运动完剩下的距离． 第一阶段：物体相对传送带向后滑动，物体受滑动 摩擦力方向向前．滑动摩擦力大小：Ｆｆ＝μＦＮ ＝μｍｇ 第二阶段：物体与传送带之间没有相对滑动及其趋 势：摩擦力为０．即Ｆｆ＝０． ２．倾斜传送带上的摩擦问题 例３．如图４所示，有一 较长的以一定速率匀速运动 的传送带，其与水平地面的 倾角为θ，现在传送带上的 Ａ 端轻轻地放上一块质量为 ｍ 的物体，已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，且μ ＜ｔａｎθ．试求物体从Ａ端运动到Ｂ端所受到的摩擦力． 解析：开始阶段，传送带速度大于物体速度，物体相 对于传送带向上滑动，传送带施给物体一个沿传送带向 下的滑动摩擦力．当物体加速到与传送带速度相同后， 由于物体的重力在传送带方向上的分力大于最大静摩 擦力，因此物体不可能保持相对传送带静止，而是相对 于传送带向下运动．从而物体受到的滑动摩擦力就变为 沿传送带向上． 第一阶段：物体相对传送带向上滑动，物体受滑动 摩擦力方向沿传送带向下． 滑动摩擦力大小：Ｆｆ＝μＦＮ而 ＦＮ ＝ｍｇｃｏｓθ 求得Ｆｆ＝μｍｇｃｏｓθ 第二阶段：物体相对传送带向下滑动，物体受滑动 摩擦力方向沿传送带向上． 滑动摩擦力大小：Ｆｆ＝μＦＮ ＝μｍｇｃｏｓθ． 书 滑动摩擦力是力学中常见的一种性质力，弄清它的 产生条件，会判断它的方向，计算它的大小，才能正确地 进行受力分析，进而解决较为复杂的力学问题．下面通 过对几道例题分析，以正确认识滑动摩擦力． 一、滑动摩擦力的产生条件 滑动摩擦力的产生条件是：１．两物体的接触面不光 滑；２．两物体相互接触并存在挤压；３．两物体沿接触面 有相对运动．以上三个条件缺一不可． 例１．如图１所示，Ａ、Ｂ两物体叠放在一起， 用手托住它们靠在竖直墙面上，墙面不光滑．释 放后它们同时沿竖直墙面下滑，已知 Ａ的质量 大于Ｂ的质量，则物体Ｂ （　　） Ａ．只受重力作用 Ｂ．受到重力和墙面的摩擦力的作用 Ｃ．受到重力、墙面的弹力和摩擦力的作用 Ｄ．受到重力、物体Ａ的弹力、墙面的弹力和摩擦力 的作用 解析：物体竖直向下运动，不可能受到墙面的挤压， 不会受到墙面的弹力，虽然 Ｂ与墙壁有相对运动，由于 不存在正压力，故不会受到墙面的摩擦力的作用．Ａ、Ｂ 两物体从静止开始运动，二者的速度时刻相同，二者之 间一定无挤压，因此Ｂ不会受到Ａ的弹力作用，Ｂ只受重 力作用．故Ａ正确． 点评：要注意存在滑动摩擦力的条件，不存在正压 力，就不会有滑动摩擦力． 二、滑动摩擦力的方向判断 可用以下两种方法判断： １．根据滑动摩擦力的方向跟接触面相切，并跟相对 运动方向相反判断．这里所说的“相对”，是指摩擦双方 彼此以对方作参考系的． ２．根据力的平衡条件判断．对于做匀速直线运动的 物体可用此条件进行判断． 例２．将抽