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    如图所示,AB是一质量为m的均匀细直杆,A端靠在光滑的竖直墙壁上,B端置于水平地面上,杆身与竖直方向夹角为θ,杆与地面的摩擦系数为μ,保持平衡,则此时杆与地面的摩擦力为(  )
    A.mgtgθ B.mgsinθ C.μmg D.μmg
    魔方格

    本题信息:物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “如图所示,AB是一质量为m的均匀细直杆,A端靠在光滑的竖直墙壁上,B端置于水平地面上,杆身与竖直方向夹角为θ,杆与地面的摩擦系数为μ,保持平衡,则此时杆与...” 主要考查您对

摩擦力的大小

摩擦力的种类

杠杆的平衡条件

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  • 摩擦力的大小
  • 摩擦力的种类
  • 杠杆的平衡条件
定义:
两个互相接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。

产生的条件:
(1)两物体接触面粗糙不平;
(2)两物体之间发生相对运动或具有相对运动趋势;
(3)两物体之问相互挤压发生弹性形变,接触面上有压力产生。

摩擦力的作用效果:总是阻碍物体之间的相对运动或相对运动趋势。

摩擦力的方向:
摩擦力方向总是沿接触面的切线方向,和物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。
说明:“相对运动方向”不是“运动方向”。我们以人走路时地面与鞋底间的摩擦力为例来说明这个问题。人走路时,脚用力向后蹬地,脚相对地向后运动,摩擦力阻碍了脚向后运动,但有利于脚向前运动,因此地面给鞋底的摩擦力方向是与人的运动方向相同的。由此说明,摩擦力有时阻碍运动,有时有利于运动,但无论哪种情况,必与相对运动方向相反。
控制变量法研究影响滑动摩擦力大小的因素:
     在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”这个问题时用到控制变量法。为了探究摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度是否有关,先使木块在同一木板上面滑动,即保持了接触面的粗糙程度这一个量相同,改变压力的大小,看滑动摩擦力是否改变;然后保持压力这一个物理量相同,改变接触面的粗糙程度,让木块分别在较光滑的小板上和较粗糙的毛巾面上滑动,测出摩擦力的大小,根据测出的数据进行判断得出滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关的结论。
例1:小明在探究“影响摩擦力大小的因素”实验中,记录的结果如下表所示:

(1)在这个实验中,使用的是控制变量法,第1、3 两次实验中的变量是________,控制的变量是______。得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
(2)在探究压力对摩擦力的影响时,可采用_______ 两次的实验结果,得出的结论是:_______________________________________________
解析:从表格中的数据可以看出,第1、3两次实验中的压力相等,产生的摩擦力不同,说明在压力相同时,接触面越粗糙(木块与棉布),摩擦力越大。根据控制变量的思想,若研究摩擦力与压力大小的关系,应保持接触面不变,即第l、2两次实验,从数据中看出,压力越大,摩擦力越大。
答案:(1)接触面的粗糙程度压力的大小
(2)1、2在接触面的粗糙程度不变时,压力越大,摩擦力越大

平衡状态中摩擦力大小的判断:
      根据二力平衡的知识,一对平衡力一定大小相等,方向相反,作用在同一物体上,故可对物体进行受力分析,从而来判断摩擦力情况。这也是判断各种摩擦力情况最行之有效的方法。例:体重为490N的某同学用双手握住竖直的木杆匀速上攀,他所受的摩擦力(  )
A.等于490N,方向竖直向下
B.等于490N,方向竖直向上
C.大于490N,方向竖直向下
D.小于490N,方向竖直向上
解析:人匀速上攀,受力平衡,重力等于摩擦力,且方向相反。
答案:B
滑动摩擦力:
定义: 当一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力叫滑动摩擦力。

大小:F=μ×FN。FN:正压力(不一定等于施力物体的重力)μ:动摩擦因数

方向:滑动摩擦力的方向总是沿接触面,并且与物体相对运动方向相反。

静摩擦力:

定义:若两相互接触且相互挤压,而又相对静止的物体,在外力作用下如只具有相对滑动趋势,而又未发生相对滑动,则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力,谓之“静摩擦力”。

大小:静摩擦力根据外力而变化,但有一个最大值,叫做最大静摩擦力。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。

方向:跟接触面相切,跟相对运动趋势方向相反。
摩擦分类:
摩擦力可分为滑动摩擦,滚动摩擦,静摩擦。
摩擦分类:

(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,此时摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。影响滑动摩擦力大小的因素:压力的大小和接触面的粗糙程度。在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;在压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

(2)滚动摩擦:一个物体对在它表面上滚动的物体产生的摩擦,滚动摩擦比滑动摩擦小得多。

(3)静摩擦:一个物体相对于另一个物体来说,有相对运动趋势,但没有相对运动时产生的摩擦,它随外力的变化而变化,当静摩擦力增大到最大静摩擦时,物体就会运动起来。

杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。

在杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之几。


利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:
(1)确定杠杆支点的位置。
(2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图。
(3)确定每个力的力臂。
(4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。

例:如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO= 2OB。固定D点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=____N的力,在图上画出此时力F的方向。

解析:要想得到施加在A点的最小力,就要找到最大力臂,由图可知,最大力臂应是OA,故过A点作们的垂线,方向斜向下即为最小力。据杠杆平衡条件得:F·OA=G·OB,代入数值为F×2OB=40N×OB,解方程得F=20N。
答案:20   力F的方向如图


实验法探究杠杆平衡条件:
    实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置上平衡,目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。当杠杆水平平衡时,O点距悬挂钩码处的距离便是力臂,而且可用杠杆上的“格数”代替力臂大小。

例:我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验没有挂钩码时,若杠杆左端下倾,则应将右端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。实验前使杠杆水平平衡的目的是____.
(2)实验中,用图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式(    )
A.一个人无法独立操作
B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合
D.力和力臂数目过多
(3)图中,不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,保持左侧第____格的钩码不动,将左侧另外两个钩码改挂到它的下方,杠杆仍可以水平平衡。

解析:(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,目的是方便地测量力臂。调节方法是将平衡螺母向杠杆偏高的一端调,即哪端轻向哪端调。
(2)探究杠杆平衡条件时,用的力和力臂数目过多,每个力都会给杠杆转动带来影响,给探究过程带来麻烦。
(3)根据杠杆平衡条件,即,所以l1=2(格)。

答案:(1)右方便地测量力臂(2)D(3)2

利用杠杆平衡条件求最小力的方法:
    由公式可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。当动力臂最长时,动力最小。要求最小动力,必须先画出最大动力臂。
1.寻找最大动力臂的方法
(1)当动力作用点确定后,支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;
(2)动力作用点没有规定时,应看杠杆上哪一点离支点最远,则这一点到支点的距离即为最大动力臂。
2.作最小动力的方法
(1)找到最大动力臂后,过作用点作动力臂的垂线;
(2)根据实际,动力能使杠杆沿阻力作用的反方向转动,从而确定动力的方向。



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