《摩擦力》知识要点

《摩擦力》知识要点通过传送带我们能把物体从低处运送到高处，如图所示，而物体相对传送带却静止不动；要将静止放在地面上的箱子推动，需要施加足够大的推力，如图所示．发生以上现象的原因是什么呢？要点一、静摩擦力1．定义当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力．2．产生的条件(1)接触面是粗糙的．(2)两物体有相对运动的趋势．(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)．静摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动趋势．静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍运动．3．方向总跟物体相对运动趋势方向相反．(1)“相对运动趋势”指的是静摩擦力的受力者相对于施力者的运动趋势．(2)静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但与运动方向的关系可能相同、相反、垂直，还可以成任意角度．(3)静摩擦力的方向跟接触面相切，可做动力，也可做阻力．4．大小静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可以用以下方法来求：(1)根据物体处于平衡状态时求解，F静＝F外．(2)根据作用力和反作用力的关系求解．(3)根据牛顿第二定律求解．5．最大静摩擦力最大静摩擦力(Fm)是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围是0≤F≤Fm.(1)静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力大小与正压力成正比，即Fm＝μ0FN，其中μ0为最大静摩擦因数，它取决于接触面的材料和接触面的粗糙程度．(2)最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，μ0FN>μFN.但有时认为二者是相等的，μ0FN＝μFN.要点二、滑动摩擦力1．定义一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．(1)产生滑动摩擦力的条件：两个物体互相接触；两接触的物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；两物体间要发生相对滑动；两接触面间不光滑．(2)滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力．(3)滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，但不阻碍物体的运动．它可以是阻力，也可以是动力．2．方向总跟接触面相切，并跟物体相对运动的方向相反．“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”，滑动摩擦力的方向可能与图3－3－1运动方向相同、相反，还可以成任意角度．如图3－3－1所示，斜面体竖直向上运动的同时，物体A沿斜面向下匀速下滑，那么A所受的摩擦力将与A的运动方向(对地)成一夹角，但仍与相对滑动方向相反．3．大小滑动摩擦力的大小可用F＝μFN来表示，式中F、FN、μ分别表示滑动摩擦力、正压力、动摩擦因数．(1)μ叫动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关，它无单位．(2)FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同．(3)滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度、接触面积的大小没有关系．(4)计算摩擦力时关键是根据二力平衡知识计算正压力的大小．【典例精析】一、摩擦力的产生条件及理解例1下列关于摩擦力的说法，正确的是()A．相互接触的两物体间一定存在摩擦力B．摩擦力总是阻碍物体的运动C．相对静止的物体间，也可能存在摩擦力作用D．只有静止的物体才受静摩擦力作用，运动的物体不会受静摩擦力作用解析产生摩擦力的条件是：两个物体相互挤压，接触面粗糙，有相对运动(或相对运动趋势)，三者缺一不可，故A错误；摩擦力阻碍的是物体间的相对运动(或相对运动趋势)，不一定阻碍物体的运动，有可能是动力，故B错误；相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势，故可能存在摩擦力的作用，故C正确；静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动，也可能受滑动摩擦力作用，同理，运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势，也有可能受到静摩擦力作用．答案C方法总结：(1)摩擦力产生的条件：①接触面粗糙；②两个物体之间有弹力；③有相对运动或相对运动趋势．这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力．(2)静摩擦力中的“静”指的是相对静止，滑动摩擦力中的“滑动”也是相对滑动，都是以施力物体为参考系的．所以，静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受到静摩擦力作用．(3)摩擦力阻碍的是受力物体相对于施力物体的相对运动或相对运动趋势，并不是阻碍物体的对地或其他参考系的运动．因此，摩擦力可以是阻力，也可以是动力.二、摩擦力大小的计算图3－3－4例2质量为2kg的物体，静止在水平地面上，如图3－3－4所示．物体与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平拉力．(1)当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)此后若将拉力减小为5N，物体仍在滑动，地面对物体的摩擦力是多大？(4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大？(g取10N/kg)解析由于静摩擦力和滑动摩擦力的大小遵从的规律不完全相同，所以计算摩擦力时，一定要先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力．最大静摩擦力Fmax大小为μmg＝×2×10N＝10N.(1)当拉力F＝5N时，F<Fmax，物体静止F静＝F＝5N.(2)当拉力F＝12N时，F>Fmax，物体滑动F滑＝μFN＝μmg＝10N.(3)当拉力又减小为5N时，物体仍滑动，故F滑＝10N.(4)当拉力撤去后，由于物体继续滑动，仍受滑动摩擦力作用F滑＝10N.答案(1)5N(2)10N(3)10N(4)10N方法总结：(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．(2)静摩擦力用平衡条件计算．(3)滑动摩擦力用F＝μFN计算或用平衡条件计算．(4)在没有告诉最大静摩擦力的情况下，常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题.三、滑动摩擦力的大小求解例3在图3－3－5中，图3－3－5若两物体的重力分别为GA＝20N，GB＝40N，A、B间的动摩擦因数μ1＝，B与地面间的动摩擦因数μ2＝，用力F作用在B上后，A、B间，B与地面间都发生了相对滑动．求各接触面间摩擦力的大小．解析物体A对B的压力FNA＝GA＝20N据F＝μFN得A、B间的滑动摩擦力F1＝μ1FNA＝×20N＝4N物体A与B对地面的压力FAB＝GA＋GB＝60N同理得：F2＝μ2FAB＝×60N＝24N即B与地面间的滑动摩擦力大小为24N答案AB间：4NB与地面间：24N【对点演练】1.关于滑动摩擦力公式F＝μFN，下列说法中正确的是()A．动摩擦因数μ与摩擦力F成正比，F越大，μ越大B．动摩擦因数μ与正压力FN成反比，FN越大，μ越小C．动摩擦因数μ与摩擦力F成正比，与正压力FN成反比D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定2．关于摩擦力的方向，下列说法正确的是()A．摩擦力的方向总是与运动方向相反B．滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反C．滑动摩擦力一定是阻力D．摩擦力的方向一定与压力的方向垂直图3－3－63．如图3－3－6所示，甲、乙、丙三个物体，质量相同，与地面间的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，它们受到的摩擦力的大小关系是()A．三者相同B．乙最大C．丙最大D．已知条件不够，无法比较4．关于摩擦力产生的条件，下列说法中正确的是()A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B．相对运动的物体间一定有摩擦力C．只有相互压紧且发生相对运动的物体间才有摩擦力的作用D．只有相互压紧且发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力作用5．如图3－3－7所示，图3－3－7P是位于水平的粗糙桌面上的物块．用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法中正确的是()A．拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面B．拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面C．重力和摩擦力，施力物体是地球和桌面D．重力和摩擦力，施力物体是绳和桌面6．关于摩擦力，下列说法正确的是()A．相对运动的物体间总有摩擦力的作用B．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体一定不受滑动摩擦力作用C．静摩擦力可以是动力，滑动摩擦力一定是阻力D．只有相互挤压并发生相对运动或有相对运动趋势的物体间才可能有摩擦力的作用图3－3－87．用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向静止，如图3－3－8所示，如果握力加倍，则手对瓶子的摩擦力()A．握力越大，摩擦力越大B．只要瓶子不动，摩擦力大小与握力大小无关C．方向由向下变成向上D．手越干越粗糙，摩擦力越大8．如图3－3－9所示，图3－3－9在μ＝的水平面上向右运动的物体，质量为20kg.在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力F作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g＝10N/kg)()A．10N，向右B．10N，向左C．20N，向右D．20N，向左9．一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与平面间的动摩擦因数μ＝，试求物体在下列几种情况下受到的摩擦力．(1)物体静止时用F＝8N的水平力向右拉物体；(2)物体静止时用F＝30N的水平力向右拉物体；(3)物体以15m/s的初速度向左运动，用F＝18N(4)物体开始时静止，现对物体施加一个水平力，当拉力大小由零逐渐增大到18N时，物体受到的摩擦力是多大？当拉力大小由28N逐渐减小到18N时，物体受到的摩擦力又是多大？10．要将重300N的木箱在水平地面上推动，至少需要150N的水平推力，但在推动以后只需120N的水平推力就能使它匀速运动．求：(1)木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小？(2)在木箱静止时用100N的水平力推和在木箱滑动过程中用100N的水平力推，两种情况下，木箱所受的摩擦力各为多大？

参考答案1.答案D解析动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙程度及材料决定，与摩擦力F和压力FN无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数μ也就确定了，即eq\f(F,FN)是一个定值．2.答案D3.答案D解析确定摩擦力的大小时，首先必须区分出是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为这两种摩擦力的大小确定方法不一样．本题中三物体对地面的正压力的大小关系为FN乙>FN丙>FN甲，所以滑动摩擦力的大小关系为Ff乙>Ff丙>Ff甲．但最为关键的一点，三物体各处于怎样的运动状态未给出，所以本题正确选项应为D.4.答案D5.答案B解析以P为研究对象，水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力作用，拉力的施力物体是绳，摩擦力的施力物体是桌面．6.答案D7.答案B解析只要瓶子不动，处于静止状态，由物体的平衡条件可得手对瓶子的静摩擦力与瓶子的重力等大反向，与手对瓶子握力的大小无关，故B正确；摩擦力的方向始终向上，C错误；握力越大，手越干越粗糙，手对瓶子的最大静摩擦力越大，瓶子越不易滑脱，但并没有改变此时瓶子所受的静摩擦力大小，故A、D均错误．8.答案D9.答案(1)8N，向左(2)20N，向左(3)20N，向右(4)18N20N解析物体在水平面上滑动时受到的滑动摩擦力大小Ff＝μFN＝×200N＝20N.严格地说，在相同条件下，物体所受的最大静摩擦力大于滑动摩擦力，但在一般情况下，可以认为最大静摩擦力大小Fm等于同样正压力下的滑动摩擦力．由此可知，本题中物体所受静摩擦力的取值范围为0<Ff≤20N.(1)由于F＝8N<Fm，所以物体仍保持静止，物体受到静摩擦力作用，由二力平衡条件知，此时物体受静摩擦力的大小等于8N，水平向左．(2)因F＝30N>Fm，物体相对水平面向右运动，故此时应受滑动摩擦力，大小为20N，方向水平向左．(3)因物体相对于水平面向左运动，故受到滑动摩擦力作用，大小为20N，方向水平向右，与F＝18N无关．(4)当水平拉力从零逐渐增大到18N时，物体一直静止，物体一直受静摩擦力作用且随拉力增大而增大．当拉力