人教版高中物理必修一3.2 摩擦力（原卷版） 讲义

2020-2021学年高一物理卓越同步讲义（新教材人教A版必修第一册）第三章相互作用--力第2节摩擦力一、知识点归纳知识点一对静摩擦力的理解和应用1．静摩擦力产生的条件(1)接触面是粗糙的．(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势．(3)两物体在接触面上有压力(弹力)．摩擦力与弹力的存在关系：两物体间有摩擦力时，必有弹力；而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力．2．对“相对运动趋势”的理解(1)相对运动趋势，是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态．(2)相对运动趋势的方向，是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向．3．判断静摩擦力的有无的方法(1)条件判断法：接触面之间有弹力、粗糙且有相对运动趋势．(2)假设法：4．静摩擦力的方向判定方法直接法对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面，与相对运动趋势的方向相反”直接判断假设法假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向状态法当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向力的作用效果法如果相互接触的物体间存在静摩擦力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定静摩擦力的方向力的相互性法若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反5.静摩擦力的大小静摩擦力的大小范围为0<F≤Fmax，静摩擦力随外力的变化而变化，一般根据物体的受力情况和平衡条件求解．知识点二滑动摩擦力1．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压．(2)物体间的接触面不光滑．(3)两物体间存在相对运动．“相对运动”的含义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着受滑动摩擦力的物体相对于地面是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．2．滑动摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反．3．滑动摩擦力的大小公式法F＝μFN(1)正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的大小根据物体的受力情况确定(2)动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关二力平衡法物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解二、题型分析题型一对静摩擦力的理解【例1】(2019-2020学年·湖南高一期末)关于静摩擦力，下列说法中正确的是()A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力B．静摩擦力总是阻碍物体的运动C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值题型二对静摩擦力的有无和方向的判断【例2】判断各图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？(1)图a中A、B相对地面静止；(2)图b中A、B相对地面静止；(3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动；(4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动．【方法总结】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【变式】(2019-2020学年·保山腾冲校级期末)如图所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则地面对杆的摩擦力方向向左的是()题型三静摩擦力的计算【例3】如图所示，一质量M＝2kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0＝0.1kg的小桶相连．已知M与水平面间的最大静摩擦力Fm＝4.5N，滑轮的摩擦不计，g＝10N/kg，求在以下情况中M受到的摩擦力的大小．(1)只挂m0，处于静止状态时；(2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3kg的物体时；(3)只在桶内加入m1＝0.33kg的沙子时．【例2】(2019-2020学年·如皋月考)下列各图中所有接触面都是光滑的，P、Q两球之间不存在弹力的是()题型四对滑动摩擦力的理解【例4】(多选)有关滑动摩擦力，下列说法中正确的有()A．有正压力一定有滑动摩擦力B．有滑动摩擦力一定有正压力C．滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D．只有运动的物体才受滑动摩擦力作用【变式1】．(2019-2020学年·曲阜校级期中)关于滑动摩擦力公式F＝μFN，下列说法中正确的是()A．公式中的压力FN一定等于物体重力的大小B．由μ＝eq\f(F,FN)，可知动摩擦因数μ与滑动摩擦力F成正比，与压力FN成反比C．由F＝μFN可知，若μ一定，F与FN成正比D．F的大小是由μ和FN决定的，还与接触面的大小有关【变式2】如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是()A．若v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B．若v1<v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力题型五对滑动摩擦力的计算【例4】(2019-2020学年·衡水高一检测)质量为2kg的物体，静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．现给物体一水平拉力(g取10m/s2)，问：(1)当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多少？(2)当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多少？(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少？(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少？【变式】(2019-2020学年·中山校级一模)如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、A与地的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F＝32N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数．三、课堂检测1.(2019-2020学年·西城校级期中)下列哪些措施是为了减小摩擦力()A．在轴承中滴润滑油B．轮胎表面有花纹状的沟槽C．自行车刹车时用力捏闸D．冰雪天气地面上撒沙铺草2.如图所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是F1和F2，则()A．F1向下，F2向上，且F1＝F2B．F1向下，F2向上，且F1>F2C．F1向上，F2向上，且F1＝F2D．F1向上，F2向下，且F1＝F23．(2019-2020学年·青羊校级月考)关于摩擦力，有人总结了“四条不一定”，其中说法错误的是()A．摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同B．静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C．受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力4.(多选)用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)，如图所示．下列说法中正确的有()A．瓶中油越多，手必须握得越紧B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C．不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D．以上说法都正确5.如图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱．试判断下列情况中，木箱所受的摩擦力及其方向．(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)；(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；(5)汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动时．四、课后提升作业一、选择题1．(2019-2020学年·慈溪高一期末)1．下列有关摩擦力的说法正确的是()A．一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间没有静摩擦力B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反C．摩擦力可以是阻力也可以是动力D．由公式μ＝eq\f(F,FN)可以看出，μ与F成正比，与FN成反比2．(2019-2020学年·扬州期末)下列图片中的人或物体没有利用摩擦力的是()3.水平的皮带传送装置如图所示，皮带的速度保持不变，将物体轻轻地放在A点，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C时停止滑动，随后随皮带一起匀速运动，直至传送到B点，在传送过程中，该物体受到的摩擦力情况是()A．在AC段受到水平向左的滑动摩擦力B．在AC段受到水平向右的滑动摩擦力C．在CB段不受静摩擦力D．在CB段受到水平向右的静摩擦力4．关于动摩擦因数，下列说法中正确的是()A．由滑动摩擦力公式可推出动摩擦因数μ与正压力FN成正比B．相同的条件下，接触面积越大，动摩擦因数越大C．动摩擦因数只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关D．生活经验告诉我们：物体运动越快摩擦力越大，则物体表面的动摩擦因数μ与速度大小成正比5．(2019-2020学年·南京学业考试)如图所示，在粗糙的水平地面上，一物块与弹簧连接．先用水平向右的力拉弹簧，物块处于静止状态，地面对物块的摩擦力大小为f.增大拉力F，使弹簧伸长量为原来的2倍，物块仍保持静止，此时地面对物块的摩擦力大小为()A．0B．fC．2fD．3f6.（多选）(2019-2020学年·长春高一期末)《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域．如图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则()A．小球受到的摩擦力方向竖直向上B．小球受到的摩擦力与重力大小相等C．若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大D．若铁夹水平向右加速移动，小球受到的摩擦力变大7．(2019-2020学年·郑州高一月考)甲图中小明用60N的水平力推木箱，没推动，此时木箱受的摩擦力为F1；乙图中小明用100N的水平力恰好能推动木箱，此时木箱受的摩擦力为F2；丙图中小明把木箱推动了，此时木箱受的摩擦力为F3.已知木箱对地面的压力为300N，木箱与地面间动摩擦因数为0.3，则F1、F2、F3的大小分别为()A．60N，100N，90N B．0，100N，300NC．60N，100N，300N D．0，100N，90N8．(2019-2020学年·沭阳高一校级月考)冰壶比赛的冰道表面覆盖着特制的微小颗粒．如图所示，比赛时运动员常在冰壶滑行的前方用冰刷快速擦刷冰面，使冰壶滑得更远．设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ，受到的滑动摩擦力为f，则冰道被擦刷后()A．μ和f都增大 B．μ和f都减小C．μ增大，f减小 D．μ减小，f增大9．(2019-2020学年·石景山期末)用如图所示装置研究摩擦力的变化规律，把木块放在水平长木板上，在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团，它只能被指针向左推动．用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由零缓慢增大．下列说法正确的是()A．木块开始运动前，摩擦力可以用公式F＝μFN计算B．该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小C．木块开始运动前，拉力小于摩擦力D．当拉力达到某一数值时木块开始移动，运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大10．（多选）(2019-2020学年·赣州月考)如图甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10kg的木箱，木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列说法正确的是()A．木箱所受的最大静摩擦力fm＝21NB．木箱所受的最大静摩擦力fm＝20NC．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.21D．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2二、非选择题11．如图所示，一重为40N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13N，F2＝6N，已知木块与地面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)木块受到的摩擦力的大小和方向；(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向．12．如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝20N/cm，用其拉着一个重