摩擦力在臨界情況下突變問(wèn)題的分析方法

1、摩擦力在臨界情況下“突變”問(wèn)題的分析方法,1.方法指導(dǎo),2.例證突破,3.方法總結(jié),4.備選訓(xùn)練,5.真題演練,第二章 相互作用,一、方法指導(dǎo),1.方法指導(dǎo),,1．問(wèn)題特征,2．常見(jiàn)類型,靜摩擦力,滑動(dòng)摩擦力,突變,滑動(dòng)摩擦力,靜摩擦力,突變,二、例證突破,2. 例證突破,,“動(dòng)靜”突變 在摩擦力和其他力作用下，做減速運(yùn)動(dòng)的物體突然停止滑行時(shí)，物體將不受摩擦力作用，或滑動(dòng)摩擦力“突變”成靜摩擦力.,“動(dòng)－動(dòng)”突變?cè)?/p>

2、某物體相對(duì)于另一物體滑動(dòng)的過(guò)程中，若突然相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向變了，則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生“突變”.,,解答本題的關(guān)鍵是判斷物體可能的運(yùn)動(dòng)情況：是一直減速運(yùn)動(dòng),還是F減小的過(guò)程中，物體速度減為零？,,【例3】(多選)如圖示用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),從t＝0時(shí)刻起水平力F的大小隨時(shí)間均勻減小,到t1時(shí)刻F減小為零。物體所受的摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的圖象可能是( ),,,,,F減小的t1時(shí)間內(nèi)，物塊的運(yùn)動(dòng)情況如何變化？,Ff,

3、,,解析顯隱,,“靜－靜”突變物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力的合力發(fā)生變化時(shí)，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變．,,,【變式訓(xùn)練】 一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力的作用,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖示，其中F1＝10 N，F(xiàn)2＝2 N，若撤去F1，則木塊受到的摩擦力為(　　)．A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右C．2 N，方向

4、向右 D．0,,,,,,最大靜摩擦力Ffmax≥8 N,靜摩擦力Ff=2 N,木塊保持靜止?fàn)顟B(tài).,Ff,解析顯隱,,,“靜－動(dòng)”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)其他力變化時(shí),如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動(dòng)摩擦力.,,,,,,,α=θ,①,②,③,mg,,,,Ff,FN,【備選】 如圖所示,在平板與水平面間的夾角θ逐漸變大的過(guò)程中,分析木塊m受到的摩擦力的情況.,1.平板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)

5、程中,木塊出現(xiàn)幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程？2.各過(guò)程中木塊分別受到幾個(gè)力作用，各力怎樣變化？,解析顯隱,三、方法總結(jié),3.方法總結(jié),,1.正確對(duì)物體受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 ? 找到物體摩擦力的突變“臨界點(diǎn)”. 2.分析清楚“突變”后摩擦力的變化情況 ? 是靜靜變化，還是動(dòng)靜（靜動(dòng)）變化；是大小變化，還是方向也發(fā)生變化.,四、備選訓(xùn)練,4.備選訓(xùn)練,,,【備選訓(xùn)練】如圖示，質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝

6、0.2，從t＝0開(kāi)始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F＝1 N的作用，取g＝10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)．(　　)．,1.判斷物塊運(yùn)動(dòng)形式有幾個(gè) 階段？2.分析物塊受力及變化情況.,,,,,v0,Ff,轉(zhuǎn)解析,,,轉(zhuǎn)原題,解析：,運(yùn)動(dòng)階段,受向左的滑動(dòng)摩擦力Fn= μmg=2N,物體減速運(yùn)動(dòng)，速度為0后靜止,靜止階段,Fmax=Fn=2N

7、,受向右的靜摩擦力Ff2=F=1N,外力F=1N<Fmax,A正確,,,,,,,,,,,,,【備選訓(xùn)練】(多選)將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測(cè)力端通過(guò)輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連,滑塊放在較長(zhǎng)的小車(chē)上.如圖甲所示,傳感器與計(jì)算機(jī)相連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律.一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪,一端連接小車(chē),另一端系砂桶,整個(gè)裝置開(kāi)始處于靜止?fàn)顟B(tài).在滑塊與小車(chē)分離前緩慢向砂桶里倒入細(xì)砂,力傳感器采集的F－t圖象如圖乙所示.則(

8、　　)A．2.5 s前小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng)B．2.5 s后小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng)C．2.5 s前小車(chē)所受摩擦力不變D．2.5 s后小車(chē)所受摩擦力不變,,,解析　由題圖乙可知，在F的變化階段，砂桶質(zhì)量在由小變大，滑塊與小車(chē)之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，屬于靜摩擦力，所以2.5 s前，小車(chē)、滑塊均靜止，A錯(cuò)誤.2.5 s后小車(chē)受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做變加速直線運(yùn)動(dòng)，B正確.根據(jù)上述分析，2.5 s前滑塊受靜摩擦力，且靜摩擦力在變化，2.5 s后

9、受滑動(dòng)摩擦力，且大小不變，故D正確.答案　BD,解析顯隱,,,,,,,【備選訓(xùn)練】 長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與水平面的夾角α變大)，另一端不動(dòng)，如圖所示．則鐵塊受到的摩擦力Ff隨角度α的變化圖象可能正確的是下圖中的(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.,審題視角1).建立木板及鐵塊的運(yùn)動(dòng)模型2). ① 到②過(guò)程中鐵塊受力怎樣？ 轉(zhuǎn)動(dòng)到③位置后，鐵塊受力又怎樣？自己分析一下！,,,,

10、,α=θ,①,②,③,mg,,,,Ff,FN,【解析】 設(shè)木板與水平面間夾角增大到θ時(shí)，鐵塊開(kāi)始滑動(dòng),顯然當(dāng)α<θ時(shí),鐵塊與木板相對(duì)靜止.由力的平衡條件知,鐵塊受到的靜摩擦力的大小為Ff＝mgsinα;當(dāng)α≥θ時(shí)鐵塊與木板間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力;設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，由滑動(dòng)摩擦力公式得，鐵塊受到的滑動(dòng)摩擦力為Ff＝μmgcosθ.由上述分析知：α<θ時(shí)，靜摩擦力隨α角增大按正弦函數(shù)增加；當(dāng)α≥θ時(shí)，滑動(dòng)摩擦力隨α角增大按余弦規(guī)

11、律減小，所以正確選項(xiàng)為C.答案　C,解析顯隱,,五、真題演練,5.真題演練,,【真題】　(2013·全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ卷，15)如圖7，在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用，F(xiàn)平行于斜面向上.若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2＞0).由此可求出(　　)A．物塊的質(zhì)量B．斜面的傾角C．物塊與斜面間的最大靜摩擦力D．物塊對(duì)斜面的正壓力,,,,解析顯隱,Mg,,,,Ff,