物理-摩擦力分析(静摩擦与动摩擦的分段变化)

考点:科学推理 / 物理-摩擦力分析(静摩擦与动摩擦的分段变化)

问法模型:问摩擦力f随木板倾角增大的变化趋势 → 按铅块’滑动前/滑动后’分段建模:滑动前用共点力平衡求静摩擦,滑动后用f=μN求动摩擦

推理链

  1. 第1步:从题干提取过程——抓住A点、以B为支点抬起木板,倾角α从0°连续增大至90°(与地面垂直),铅块始终受重力、支持力N和摩擦力f
  2. 第2步:所用规则——滑动前铅块静止,静摩擦力由沿斜面方向平衡决定:f=mg·sinα;滑动后为滑动摩擦力,由公式f=μN=μmg·cosα决定
  3. 第3步:滑动前对照——α增大→sinα增大→静摩擦f增大,排除说’减小’的A、B两项
  4. 第4步:滑动后对照——α增大→cosα减小→正压力N=mg·cosα减小→动摩擦f=μmg·cosα减小;且α=90°时cosα=0,f减为0,排除’增大’的D项
  5. 第5步:与选项对照,只有C完整给出’滑动前增大、滑动后减小’的分段规律,故选C

最快解法:⚡ 分段公式法:口诀’静摩擦看平衡,f=mgsinα随角增;动摩擦看μN,f=μmgcosα随角减’,两句话直接锁定C,无需逐项验算

易错点

  • ⚠ 全程套用f=μN计算摩擦力,忽略滑动前是静摩擦、须由平衡条件f=mgsinα决定
  • ⚠ 忽略端点情况:木板抬至竖直(α=90°)时cosα=0、正压力为零,动摩擦力减为0
  • ⚠ 把正压力N=mg·cosα中cosα的变化方向记反,误认为倾角增大时N增大

母题抽象

🧩 当题干出现’斜面/木板倾角连续变化+判断摩擦力变化’的特征时,先以物体是否滑动为界分段:静止段用平衡条件f=mgsinα,滑动段用f=μmgcosα,再分别验证sinα、cosα随角度的增减即可定答案

同类特征:以B为支点抬起木板(倾角增大)、铅块置于木板上、滑动前后摩擦力性质切换(静摩擦→动摩擦)、问f随倾角的变化、直至与地面垂直(α=90°端点)、需受力分析

相关题

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题干

如图所示,木板AB放置在水平地面上,一铅块位于木块上,抓住木板A点,使其以B点为支点向上抬起直至与地面垂直,那么铅块所受的摩擦力f的变化情况为      

选项

  • A. 铅块滑动前后,f均随木板倾角的增大而减小
  • B. 铅块滑动前,f随木板倾角的增大而减小;铅块滑动后,f随木板倾角的增大而增大
  • C. 铅块滑动前,f随木板倾角的增大而增大;铅块滑动后,f随木板倾角的增大而减小 ✅
  • D. 铅块滑动前后,f均随木板倾角的增大而增大

官方解析

当木板在水平地面时,没有摩擦力;

随着木板抬起至铅块滑动前,铅块受的是静摩擦力。如图所示,根据受力分析可知,静摩擦力。随着木板抬起,木块倾角变大,变大,则静摩擦力f变大,据此可以排除A、B两项;

铅块开始滑动后,所受摩擦力变为动摩擦力,动摩擦力。随着木块倾角α变大,变小,则动摩擦力变小,直至与地面垂直时,动摩擦力变为0,据此可排除D项,C项正确。

故正确答案为C。

给定材料

(无)