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高一物理平衡状态下的摩擦力


西安电子一中

杨高鹏

[ 学习内容] 掌握静摩擦力与动摩擦力的特点 掌握求解关于摩擦力问题的基本思 路及技能技巧 [学习要求] 会应用摩擦力的性质求解相关问题 [基本方法] 1:求解内力 → 隔离法 2:求解外力 → 整体法

[基本知识点]

1 静摩擦力大小 → 只能用Fx = 0求解,与FN无关 静摩擦力方向 → 与相对运动趋势方向相反

规律:(1)静止的物体与运动的物体都可能存在静摩擦力 (2)静摩擦力的方向可能与运动方向相同,也可能相反 2 动摩擦力大小 →可用Fx = 0 或f = μFN求解 动摩擦力方向 → 与相对运动方向相反

规律:(1)静止的物体与运动的物体都可能存在动摩擦力
(2)动摩擦力的方向可能与运动方向相同,也可能相反

[ 技能与技巧]

1 对静摩擦力 → 确定研究对象
例1如图所示,重量是G的A、B、C三个物体叠放在一起,现用 力F水平向右拉B,若三个物体仍保持静止状态,则可知: fAB=_______;fBC=_______;fC地=_______。

fBA = 0

fCB = F

f C地 = F

5 如图所示,A、B、C三个物体,叠放在水平地面上,B和C 各受5N的水平拉力F1和F2.这三个物体都保持静止,可以断 定摩擦力fAB=___N,fBC=____N,fCD=___N.

对A物体则fAB = 0

对AB整体则fBC = F1 = 5N 对ABC整体则fCD = F1–F2

= 0

2 对动摩擦力:f动 = μ FN
所以此问题关键: 如何求解正压力问题基本思路 ①物体对水平面上的正压力及其所受到的摩擦力 (物体处于相对静止、匀速或变速直线运动状态时)

Fy
? F ?

θF ?

θ F

FN1=mg
f动=μ mg f静=0

FN2=mg
f动=μ mg f静=F

FN3=mg-Fy =mg-Fsinθ
f静= Fcosθ

FN3=mg+Fy
=mg+Fsinθ
f静= Fcosθ

f动=μ ( mg-Fsinθ ) f = μ ( mg+Fsinθ ) 动

②物体对墙面上的正压力及其所受到的摩擦力
F



FN1 = F

f动=μ F

f静 = mg




FN2 = Fsinθ

f动=μ Fsinθ f静 = |mg - Fcosθ |

θ


F

FN3 = Fsinθ- mg f动=μ (Fsinθ -mg) f静 = Fcosθ

③物体对斜面上的正压力及其所受到的摩擦力
m
θ


→ FN1 = mgcosθ

f动=μ mgcosθ

f静= mgsinθ

F
θ

m


→ FN2 = mgcosθ

f动=μ mgcosθ

f静= |F-mgsinθ |

F
θ

m


→ FN3 = mgcosθ ±F

f动=μ (mgcosθ ±F) f静= mgsinθ f动=μ (mgcosθ ±Fsinθ) f静= |mgsinθ -Fcosθ |

F
θ

m

→ FN4 = mgcosθ ± Fsinθ

有关静摩擦力的求解: 例1 如图, 当左、右两边对木板所加压力均为F时, 木块 夹在板中间静止不动 若使两边用力都增加到2F, 那么木 板所受的摩擦力将: A.是原来的2倍 B.是原来的4倍 C.和原来相等 D.无法确定 f F G f F 解:根据竖直方向受力分析

Fy = 0 → 2f = G
f = G/2 与水平力F无关,故选C

例2 如图所示的皮带轮装置,已知物体A的质量为m,放在与水平方向夹角为α 的 皮带装置上,随皮带一起向上做匀速运动,在皮带上不打滑,物体A与皮带间的 动摩擦因数为μ ,则: A.物体A受到四个力,分别为:重力、支持力、摩擦力与沿斜面向上的力F B.物体A受到三个力:重力G支持力N及摩擦力f,且f=μ mg,方向是沿斜面向的 C.物体A受到三个力,其中摩擦力f=μ mgcosα ,方向沿斜面向上 D.物体A受到三个力,其中摩擦力f=mgsinα ,方向沿斜面向上

FN

f

A mg α 故选D

例3.如图所示,质量为m的、横截面积为三角形的物块ABC,顶角 等于α ,AB边靠在竖直墙上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块 静止不动,则墙对物块的摩擦力大小为 。 解:受力分析,物块共受4个外力的作用 f B FN A α F 在竖直方向受力分析,

根据Fy = 0
所以 f = mg + Fsinα

mg

C

例4. 用一恒力F将一个质量为10千克的木块压在竖直墙壁上, 如图所示,木块与墙壁之间的滑动摩擦系数μ =0.2。下图恒力 与竖墙间夹角为α = 450。若使木块沿竖直方向匀速下滑,那么, 作用力F的值分别为多少? f F V mg 解:在竖直方向受力分析

根据Fy = 0
则 f = mg 所以μF = mg → F = mg/μ =500N

f

解:在竖直方向受力分析 根据Fy = 0 则 Fcos450 + f = mg

F α mg

所以Fcos450 +μ Fsin450 = mg
F = 119N

例5. 如图所示,重量为G的木块放在长为L,高为h的斜面上, 木块与斜面间的滑动摩擦系数为μ 求水平推力F多大时可使 物体沿斜面匀速向上滑动?
解:受力分析 FN F f mg L 在沿斜面方向上根据FX = 0

h

则 Fcosθ = mgsinθ + f 而 f = μ FN = μ (mgcosθ + Fsinθ )

所以 F = mg(h+μ √L2+h2)/(μ h+√L2+h2)

例6.如图所示,A重40N,B重80N,A、B之间和B与地之间滑 动摩擦系数都是0.25,不计滑轮摩擦和绳子的质量,要使B 向右匀速运动,水平拉力F为________牛 T T f1 f2 解:对B物体受力分析 A f B F 则所求F = T + f1 + f2 其中f1 = μ mAg, f2 = μ (mAg+mBg) 对A物体受力分析 则 T = f = μ mAg F = 3μ mAg + μ mBg = 50N

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