2022-2023年高考物理一轮复习 摩擦力课件 (3)(重点难点易错点核心热点经典考点)

摩擦力1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势

时,在接触面上所受到的

阻碍

相对运动或相对运动趋势的力.必备知识

·

整合

2.两种摩擦力的比较项目静摩擦力滑动摩擦力定义两

相对静止

的物体间的摩擦力两

相对运动

的物体间的

摩擦力项目静摩擦力滑动摩擦力产生条件a.接触面粗糙b.接触处有弹力c.两物体间有相对运动趋势a.接触面粗糙b.接触处有弹力c.两物体间有相对运动大小、方向大小:0<Ff≤Ffmax方向:与物体相对运动趋势方向相反大小:Ff=

μFN

方向:与物体相对运动方向相反作用效果阻碍物体间的

相对运动趋势

阻碍物体间的

相对运动

1.判断下列说法对错.(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势.

()(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态.

()(3)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态.

()(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用.

()(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直.

()(6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大.

()(7)两物体接触处的弹力增大时,接触面间的静摩擦力大小可能不变.

(

)✕✕√√√✕√2.(人教版必修1P58说一说改编)如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止.若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是

(

)BA.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上3.(人教版必修1P57思考与讨论改编)如图甲所示,小孩轻轻地用10N的水平

推力推木箱,推不动木箱;如图乙所示,小孩加大力度用60N的水平推力推木

箱,还推不动木箱;如图丙所示,小孩用70N的力把木箱推动了.若木箱对地

面的压力大小为100N,木箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.58,用F1、F2、F3分

别表示图甲、乙、丙三种情况时木箱受到的摩擦力,则F1、F2、F3的大小分

别为

()

CA.10N、60N、70N

B.10N、58N、70NC.10N、60N、58N

D.10N、58N、58N4.(人教版必修1P57演示改编)把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平

方向向右拉木块,如图所示,当测力计的示数为1.2N时,木块没有动;逐渐增大

拉力到2.2N时,木块仍静止;继续增大拉力到4.2N时,木块开始移动,此时拉力

突然变小到4.0N,此后木块匀速运动,拉力保持4.0N不变.(1)木块受到拉力1.2N时,没有运动,说明什么问题?(2)随着外力的增大,静摩擦力怎样变化?(3)木块所受的静摩擦力沿什么方向?

答案(1)木块受到的静摩擦力与拉力平衡.(2)随着拉力增大,由二力平衡可知静摩擦力也在增大.(3)静摩擦力在木块与桌面间产生,方向沿接触面指向木块有相对运动趋势的

反方向,即向左.考点一摩擦力的有无及方向判断关键能力

·

突破

1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件

或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向.(3)牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,

再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向.2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)时,利用力的平衡条件来计算其大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma.若除静摩擦力外,物体还受其

他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.3.滑动摩擦力大小的计算(1)用公式Ff=μFN计算.(2)结合研究对象运动状态(匀速运动或匀变速运动),利用平衡条件或牛顿运

动定律求解.例1

(多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的固定斜面上放置一滑块M,在滑块M

上放置一物块m,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是

()A.图甲中物块m受到摩擦力B.图乙中物块m受到摩擦力BDC.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D.图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力思路点拨(1)图甲、乙中滑块和物块均做匀速直线运动,说明它们各自所受

合外力为多少?(2)图甲能否假设滑块和物块间接触面光滑,从而判断物块是否受摩擦力?同

样的假设法能否用来判断图乙中物块是否受到摩擦力?解析对题图甲:设物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、支持力平

衡,若受到摩擦力作用,其方向与接触面相切,方向水平,则物块m受力将不平

衡,与题中条件矛盾,故假设不成立,A、C项错误;对题图乙:设物块m不受摩擦

力,由于物块m匀速下滑,物块m必受力平衡,若物块m只受重力、支持力作用,

由于支持力与接触面垂直,故重力、支持力不可能平衡,则假设不成立,由受

力分析知,物块m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D项正确.解题感悟摩擦力分析与计算的三点注意(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还

是滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡

条件列方程或牛顿第二定律列方程等.(3)“Ff=μFN”中FN并不总是等于物体的重力.1.[摩擦力的有无及方向的判断]用手向右拉毛刷,毛刷与桌面保持相对静止,则

()A.手与毛刷间存在滑动摩擦力B.手受到的摩擦力与毛刷受到桌面的摩擦力方向相反C.毛刷受到桌面的静摩擦力方向向左D.手与毛刷之间不存在相互作用力C解析用手向右拉毛刷,毛刷相对桌面静止但产生了向右的运动趋势,桌面

阻碍毛刷向右运动从而施加给毛刷向左的静摩擦力,同理,手受到向左的摩擦

力,与毛刷受到桌面的摩擦力方向相同,故C正确,A、B、D错误.2.[滑动摩擦力的计算]一长方形木板放置在水平地面上,在木板的上方

有一条状竖直挡板,挡板的两端固定于水平地面上,挡板跟木板之间并不接

触.现在有一个方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动,同时长方形木板

以大小相同的速度向左运动,木板的运动方向与竖直挡板垂直,已知物块与竖

直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,物块的质量为m,重力加速

度为g,则竖直挡板对物块的摩擦力大小为

()B

A.0

B.

μ1μ2mgC.

μ1μ2mg

D.

μ1μ2mg解析因为v1和v2数值大小相等,以木板为参考系,物块相对于木板的运动方

向如图中v物,则tanθ=1,得θ=45°.木板对物块的摩擦力方向与v物方向相反,如

图.木板对物块的摩擦力大小Ff=μ2mg,挡板对物块的支持力FN=Ffcos45°=

μ2mg,挡板对物块的摩擦力F'f=μ1FN=

μ1μ2mg,故B项正确.

3.[静摩擦力的计算]如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面

上,A、B质量分别为mA=6kg、mB=2kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2,滑动摩

擦力近似等于最大静摩擦力.开始时F=10N,此后逐渐增大,在增大到45N

的过程中(g取10m/s2)

()A.当拉力F<12N时,两物体均保持静止状态B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12N时,开始相对滑动C.两物体从受力开始就有相对运动D.两物体始终没有相对运动D解析首先了解两物体的运动情况,B运动是因为A对它有静摩擦力,但由于

静摩擦力存在最大值,所以B的加速度存在最大值,可以求出此加速度下拉力

的大小,如果拉力再增大,则物体间就会发生相对滑动,所以这里存在一个临

界点,就是A、B间静摩擦力达到最大值时可求出拉力F的大小.以A为研究

对象进行受力分析,A受水平向右的拉力、水平向左的静摩擦力,则有F-Ff=

mAa,再以B为研究对象,B受水平向右的静摩擦力Ff=mBa,当Ff为最大静摩擦力

时,解得a=

=

=

m/s2=6m/s2,F=48N,由此可以看出当F<48N时,A、B间的摩擦力达不到最大静摩擦力,也就是说,A、B间不会发生相对运动,故选

项D正确.考点二关于摩擦力的综合分析与计算考向1摩擦力大小的计算1.滑动摩擦力的计算方法可用公式F=μFN计算,注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析,FN并不总是等

于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究

对象在该方向上的运动状态有关.2.静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力Fmax的计算:最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN.(2)一般静摩擦力的计算①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,利用力的平衡条件来计算其

大小.②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析.例如,水平匀速转动的圆盘

上,物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.例2

一横截面为直角三角形的木块按如图所示方

式放置,质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边

上,物体C放在倾角为60°的直角边上,B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连

接,A、C的质量比为

,整个装置处于静止状态,重力加速度为g.已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(μ<1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,

弹簧弹力大小为mg,C与斜面间无摩擦,则

()CA.物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B.物体A所受摩擦力大小为

mg,物体B不受摩擦力作用C.弹簧处于拉伸状态,A、B两物体所受摩擦力大小均为

mg,方向均沿斜面向下D.剪断弹簧瞬间,物体A一定加速下滑解析对A分析:重力沿斜面向下的分力为

mg,静摩擦力Ff≤μmgcos30°<

mg,F弹=mg,因此弹簧弹力方向沿斜面向上,摩擦力方向沿斜面向下,如图甲所示,则FfA=F弹-mgsin30°=

mg.

对B分析:细线对B的拉力F=mCgsin60°=2mg>F弹+mgsin30°.所以B所受摩擦

力沿斜面向下,如图乙所示,FfB=F-F弹-mgsin30°=

mg,故A、B错误,C正确.剪断弹簧,A受摩擦力向上,且满足F'fA=

mg,A仍处于静止状态,故D错误.解题感悟计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦

力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解.(2)公式F=μFN中FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一

定等于物体的重力.(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关.考向2摩擦力的突变问题1.“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的

合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小

和方向将发生突变.2.“静—动”突变或“动—静”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能

保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变成滑动摩擦力.3.“动—动”突变某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦

力方向将发生突变.例3

如图所示,物体A静止在粗糙水平面上,左边用一轻

质弹簧和竖直墙相连,弹簧的长度大于原长.现用从零开始逐渐增大的水平

力F向右拉A,直到A被拉动,在A被拉动之前的过程中,弹簧对A的拉力F1的大

小和地面对A的摩擦力Ff大小的变化情况是

()

A.F1减小

B.F1增大C.Ff先减小后增大

D.Ff始终减小C思路点拨(1)初始状态时物体A静止在粗糙水平面上是否受到静摩擦力,如果有,方向如何?(2)当水平力F向右从零开始逐渐增大拉物体A,在物体A被拉动前,物体所受合

力始终等于零,请结合受力分析判断物体A所受静摩擦力的变化.解析在A被拉动之前的过程中,弹簧仍处于原来的状态,因此弹力F1不变,

静止时弹簧的长度大于原长,则弹簧对A的拉力向左,由于水平面粗糙,因此A

受到水平向右的静摩擦力Ff.用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A,

直到把A拉动前过程中,物体A受到的静摩擦力Ff从水平向右变为水平向左,所

以Ff先减小后增大,故C正确,A、B、D错误.解题感悟摩擦力的突变问题,无论怎样变化,根本就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方

向的变化分析问题,解题时应注意以下三点:(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问

题,有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某

个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即临

界状态.(2)静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋

势,而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的连接系统,在相对滑动与相对静止的临界状态时,静摩擦力达到最大值.(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等时往往是摩擦力的大小、方

向和运动性质的分界点.1.[“静—静”突变]兴趣课堂上,某同学将完全相同的甲、乙两个条形

磁铁水平放在粗糙的水平木板上(N极正对),如图所示,并缓慢抬高木板的右

端至倾角为θ,这一过程中两磁铁均保持静止状态.请对该同学提出的说法

进行分析,其中正确的是

()A.甲受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化B.乙受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化C.继续增大倾角θ,甲、乙将会同时发生滑动D.若减小甲、乙间距,重复上述过程,增大倾角时乙会先发生向上滑动B解析因两个条形磁铁N极正对,相互排斥,在θ较小时,乙有沿斜面向上运

动的趋势,且随θ的增大,乙所受的摩擦力沿斜面向下逐渐减小,可能出现反向

增大的情况;而甲一直具有沿斜面向下运动的趋势,且随θ的增大,甲所受摩擦

力增大,不可能出现摩擦力方向变化的情况,故A错误,B正确;增大倾角θ或减

小甲、乙间距时,最易发生相对滑动的为甲,故C、D均错误.2.[“静—动”突变]在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的

实验中,设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随

时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑

块相连(调节力传感器高度使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连

接一根细绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空砂桶(调节滑轮使桌面上部细绳

水平),整个装置处于静止状态.实验开始时打开力传感器同时缓慢向砂桶里

倒入砂子,小车一旦运动起来,立即停止倒砂子,若力传感器采集的图像如图

乙,则结合该图像,下列说法错误的是

()DA.可求出空砂桶的重力B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D.可判断第50s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)解析

t=0时,力传感器显示拉力为2N,则滑块受到的摩擦力为静摩擦力,大

小为2N,由小车与空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2N,A选项正确;

t=50s时摩擦力达到最大值,即最大静摩擦力为3.5N,同时小车启动,说明带有

砂的砂桶重力等于3.5N,此时摩擦力立即变为滑动摩擦力,故摩擦力突变为3

N的滑动摩擦力,B、C选项正确;此后由于砂和砂桶重力大于滑动摩擦力,故

第50s后