第2章 专题突破三 摩擦力的综合分析(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第二章 相互作用——力 专题突破三　摩擦力的综合分析 1.学会用假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向,并会计算摩擦力的大小。2.了解摩擦力的突变,会分析突变前后摩擦力的方向及大小变化情况。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.静摩擦力的有无及方向的判断。 (1)假设法。 利用假设法判断的思维程序如下: 题型1　摩擦力的综合分析和计算 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)状态法。 此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=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)转换法。 利用牛顿第三定律(作用力与反作用力的关系)来判定。此法关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的大小和方向,再确定另一物体受到的反作用力——静摩擦力的大小和方向。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.摩擦力大小的计算。 (1)滑动摩擦力大小的计算。 ①滑动摩擦力大小可以用公式Ff=μFN❶来计算;②结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。[注❶:(1)μ与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;(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] 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)静摩擦力大小的计算。 ①根据物体所处的状态由平衡条件或牛顿第二定律计算静摩擦力的大小。 ②最大静摩擦力会略大于滑动摩擦力,在粗略计算中有时认为两者相 等。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　静摩擦力的有无及方向判断 【典例1】　(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同,三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示,则下列说法正确的是(　　) 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.B物体受到的摩擦力方向沿传送带向下 C.C物体受到的摩擦力方向沿传送带向上 D.若传送带突然加速,则A物体受到的摩擦力向右 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　物体A在水平方向上做匀速直线运动,应用状态法可判断水平方向不受摩擦力,A项错误;物体B、C受到的摩擦力方向可用状态法或假设法判断。状态法的判断过程如下:B、C均做匀速运动,处于平衡状态,一定是摩擦力与重力沿传送带向下的分力平衡,所以受到的静摩擦力均沿传送带向上。假设法的判断过程如下:假设传送带光滑,B、C均会沿传送带下滑,所以物体相对传送带的运动趋势方向均沿传送带向下,受到的静摩擦力方向均沿传送带向上,B项错误,C项正确;若传送带突然加速, 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A物体受到的摩擦力方向由状态法判断(假设法也可,这里不再赘述),物体A只能由向右的摩擦力产生向右的加速度,所以A受到的摩擦力向右, D项正确。 答案　CD 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例2】　(多选)如图所示,物体A、B在力F作用下一起以相同加速度沿F方向匀加速运动,关于物体A、B所受的摩擦力,下列说法正确的是(　　) A.甲图中物体A受摩擦力,且方向与F相同 B.甲图中物体B受到物体A的摩擦力,且方向与F相同 C.乙图中物体A受摩擦力,且方向与F相反 D.乙图中物体B受到物体A的摩擦力,且方向与F相反 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　题图甲中物体A受到的摩擦力方向用状态法较为方便,物体A有向左的加速度,水平方向只可能受摩擦力作用,摩擦力方向与加速度方向相同,即与F方向相同,A项正确;根据牛顿第三定律,B给A的摩擦力方向向左,则A给B的摩擦力方向向右,B项错误;题图乙中A随B一起有沿斜面向上的加速度,结合牛顿第二定律(即用状态法)可判断B对A的摩擦力沿斜面向上,且大于重力沿斜面向下的分力,故A受到摩擦力方向与力F的方向相同,C项错误;根据牛顿第三定律,B给A的摩擦力方向沿斜面向上,则A给B的摩擦力方向沿斜面向下,即与力F的方向相反,D项正确。 答案　AD 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　摩擦力的综合分析和计算 【典例3】　 如图所示,水平面上固定一个斜面体,斜面体的上表面ABCD是一个正方形,面ABCD与水平面间的夹角为θ=30°。某物体放置在斜面上,现对该物体施加一个平行于AB的恒力F,使它在斜面上从A到C做匀速直线运动。已知物体的质量为m=1 kg,力F=5 N,重力加速度g= 10 m/s2,不计空气阻力,则该物体与斜面间的动摩擦因数μ等于(　　) A. B. C. D. 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　物体在斜面上从A到C做匀速直线运动,故物体在斜面ABCD上受力平衡。如图所示,物体受到重力沿着斜面向下的分力、恒力F和摩擦力作用,故=(mgsin θ)2+F2,又由于Ff=μmgcos θ,解得物体与斜面间的动摩擦因数μ=,D项正确。 答案　D 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例4】　木板A与木块B叠放在水平面上,A与B之间以及A与地面之间的动摩擦因数相同,B的质量是A的质量的3倍。如图甲所示,水平细线连接在墙与A之间,水平拉力F1作用在B上,使B相对于A刚要滑动。如图乙所示,水平细线连接在墙与B之间,水平拉力F2作用在A上,使A相对于B刚要滑动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则两种情况下,F1与F2的比值为(　　) A.3∶4 B.3∶5 C.1∶2 D.3∶7 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　设A的质量为m,则B的质量为3m,A与B之间以及A与地面之间的动摩擦因数均为μ,由力的平衡可得题图甲中F1=μ×3mg=3μmg,题图乙中F2=μ×4mg+μ×3mg=7μmg,可得F1∶F2=3∶7,D项正确。 答案　D 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 分析摩擦力突变问题的两个关键点。 当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生相应的变化,可能导致静摩擦力或滑动摩擦力的突变问题,摩擦力突变时的状态即为临界状态。分析摩擦力突变问题时有两个关键点。 (1)分析临界状态,物体由相对静止变为相对运动,或者由相对运动变为相对静止,或者受力情况发生突变,往往是摩擦力突变问题的临界状态。 (2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况,做好各阶段摩擦力的分析。 题型2　摩擦力的突变问题 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　“静-静”突变 物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的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。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例5】　(多选)如图所示,一质量为m的物块静止在倾角θ=60°的粗糙斜面上,用一个与斜面底边平行的力F=作用在物块上,该物块仍保持静止,则下列说法正确的是(　　) A.该物块受到的摩擦力大小为 B.该物块受到的摩擦力大小为mg C.若撤掉该外力F,此物块可能发生滑动 D.若撤掉该外力F,此物块仍静止不动 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　 对物块受力分析,可以简化成如图所示的受力分析,根据平衡条件,则有Ff==mg,A项错误,B项正确;当撤去外力之后,只需要沿斜面向上大小为的摩擦力就可以平衡,故物块仍静止不动, C项错误,D项正确。 答案　BD 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　“静-动”突变或“动-静”突变 物体在静摩擦力和其他力作用下处于稳定状态,当其他力变化时导致物体与接触物体产生相对滑动,则静摩擦力突变为滑动摩擦力;或物体原来受到滑动摩擦力作用,当物体与接触物体的相对速度为零时,滑动摩擦力突变为静摩擦力。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例6】　(多选)质量为10 kg的木箱静止在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动。现将一水平推力F作用在木箱上,F随时间t变化的图线如图所示。已知木箱在4~6 s时间内做匀速直线运动,重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是(　　) A.木箱与地板之间的动摩擦因数为0.3 B.0~2 s时间内木箱所受摩擦力大小为0 C.2~4 s时间内木箱所受摩擦力大小为35 N D.4~6 s时间内木箱所受摩擦力大小为30 N 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　木箱在4~6 s时间内做匀速直线运动,根据二力平衡可得此时的摩擦力为Ff=F=30 N,木箱对地面的压力大小等于木箱的重力,即FN=mg= 100 N,所以动摩擦因数为μ==0.3,A、D两项正确;因为20 N<35 N,所以木箱在0~2 s时间内处于静止状态,根据二力平衡可得木箱所受摩擦力大小为Ff=20 N,B项错误;根据题意可知,木箱在2~4 s内做加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,且滑动摩擦力的大小不变,则2~4 s摩擦力仍然为30 N,C项错误。 答案　AD 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例7】　 (多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ>tan θ,则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是(　　) 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度a=gsin θ+μgcos θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ>tan θ,即μmgcos θ>mgsin θ,所以小木块受到静摩擦力作用,方向沿传送带向上,大小等于mgsin θ,小木块做匀速运动,B、C两项正确。 答案　BC 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 最大静摩擦力往往是静摩擦力突变的临界状态 静摩擦力是被动力,其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势,且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的两物体间,相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　“动-动”突变 物体在滑动摩擦力和其他力作用下做减速运动,当物体速度减小到零时,在外力作用下反向运动,则滑动摩擦力的方向发生改变,如典例8;还有另一种情况,物体与接触物体(速度不为零)的相对速度减为零后,不能维持相对静止的状态,滑动摩擦力的方向反向。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例8】　 如图所示,斜面固定在地面上,倾角为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0.7),则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2)(　　) 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用,由Ff=μFN和FN=mgcos θ,联立解得Ff=5.6 N,方向为沿斜面向下。当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mgsin θ>μmgcos θ,滑块下滑,滑块受的摩擦力方向为沿斜面向上,故C项正确。 答案　C 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 滑动摩擦力突变问题 滑动摩擦力的突变问题包含两个方面:一是滑动摩擦力大小突变,由滑动摩擦力公式可知,需判断是动摩擦因数的变化引起的还是正压力的变化引起的;二是滑动摩擦力方向突变,由相对运动方向的改变引起。 专题突破三　摩擦力的综合分析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$