第3章第2节 摩擦力- 2025高一物理同步自学讲练资料

试卷第=page44页，共=sectionpages55页高一物理同步自学讲练资料——新教材第三章《摩擦力》【学习任务】1.物理观念：知道摩擦力的概念和产生条件；学会判断摩擦力的方向；2.科学思维：通过对摩擦力方向的理论分析，培养学生从思辨的角度理解科学。3.科学探究：通过实验探究摩擦力的方向究竟是什么，促进学生探究能力的提高。4.科学态度与责任：通过实验的探究和实际应用，激发学生学习物理知识的兴趣和热情，渗透物理研究和学习的科学态度的教育。【知识梳理】知识点1：摩擦力1.概念两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触而上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫作摩擦力。2.分类摩擦力可以分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。当两个相互接触的物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时，这时的摩擦力叫作静摩擦力。两个相互接触的物体有相对运动时，这时的摩擦力叫作滑动摩擦力.滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦.3.产生条件（1）接触面粗糙;（2）相互接触的物体间有挤压，即存在弹力;（3）两物体间有相对运动趋势或相对运动.三个条件同时满足时，才能产生摩擦力.重点讲解①有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力.②"相对静止"≠"静止"（1）两个物体都静止时，是相对静止的.（2）两个物体以相同的速度运动时，二者速度大小、方向都相同，也是相对静止的。③对相对运动趋势的理解相对运动趋势是一种欲动而未动的特殊状态，虽然二者此时相对静止，但若接触面是光滑的，二者就无法保持这种状态，继而会发生相对运动.知识点2：滑动摩擦力的方向和大小1.滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向沿接触面，并且跟物体相对运动的方向相反.2.滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比，即、，其中是比例常数，叫作动摩擦因数。（1）与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关，无单位，与Ff和FN无关。（2）在、FN一定的情况下，滑动摩擦力的大小与物体的运动性质无关。只有滑动摩擦力才能用公式计算，其中FN表示正压力，不一定等于物体的重力.例如，放在水平桌面上的物体，如果受到向下的外力F，则物体对水平桌面的压力为：FN=G+F。重点讲解滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，而不是阻碍物体的运动，所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，即摩擦力可以是动力也可以是阻力。如图所示，F作用于A上，A、B均向右运动，vA＞vB，滑动摩擦力阻碍相对运动，A受到B向左的摩擦力，与A运动方向相反;B受到A向右的摩擦力，与B运动方向相同。知识点3：静摩擦力的方向和大小1.静摩擦力的方向与接触面相切，跟物体相对运动趋势的方向相反。如图所示，A放在B上，用水平力F向右拉A，A并没有移动，即A、B相对静止.A相对于B具有向右的运动趋势，但是A仍然静止，说明有另一个力与F平衡.这个力就是B对A的静摩擦力，方向水平向左.同理，B相对于A具有向左的运动趋势，所以，A对B的静摩擦力的方向水平向右。典型例题静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力是滑动摩擦力.（×）解释∶（1）运动的物体可能受到静摩擦力.如图所示，A、B两物体保持相对静止沿水平方向一起向右做匀速运动.A相对于B有沿斜面下滑的趋势，所以A和B之间有静摩擦力，而两物体相对地面都是运动的。静止的物体可能受到滑动摩擦力如图所示，B受到水平向右的外力F的作用向右做匀速运动，A、B相对运动.B相对于A向右运动，故B受到A水平向左的滑动摩擦力;A相对于B向左运动，A受到B水平向右的滑动摩擦力.以地面为参考系，A静止，即静止的物体也会受到滑动摩擦力。2.对静摩擦力方向的理解（1）相对运动趋势可能由外力引起，也可能由运动状态变化引起。（2）静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，说明摩擦力阻碍物体间的相对运动趋势，而不阻碍物体的运动趋势，所以静摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，也可能垂直，即静摩擦力的方向与物体运动方向无关。用两个手指竖直捏住铅笔并保持在空中静止，根据二力平衡，铅笔受到竖直向上的静摩擦力，大小等于铅笔的重力.（1）用手捏住铅笔竖直匀速向上运动，静摩擦力向上，与铅笔的运动方向相同;（2）用手捏住铅笔竖直匀速向下运动，静摩擦力向上，与铅笔的运动方向相反;（3）用手捏住铅笔水平匀速运动，静摩擦力向上，与运动方向垂直.重点讲解对摩擦力中"三个方向""的理解①运动方向∶一般指物体相对于地面的运动方向;②相对运动方向∶通常是指一个物体相对于与它接触的另一个物体的运动方向;③相对运动趋势方向∶是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动趋势的某个方向，但二者仍处于相对静止状态。"相对运动趋势方向""相对运动方向""运动方向"是截然不同的表述，三者之间无必然联系。3.静摩擦力的大小（1）静摩擦力的大小可根据力的平衡求解，若物体处于平衡状态，静摩擦力的大小等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小.静摩擦力的大小与正压力无关。（2）最大静摩擦力fmax∶在数值上等于物体即将开始运动时的拉力，略大于滑动摩擦力.一般情况下，最大静摩擦力的大小与正压力成正比。如图甲所示，用一个从零开始逐渐增大的水平力F拉物块，当F增大到某一值时，物块开始滑动，则物块在此过程中受到的摩擦力随F的变化规律如图乙所示.（3）物体间的静摩擦力在零与最大静摩擦力之间，即0＜f静≤fmax。重点讲解①使物体产生相对运动趋势的力，可以是一个力的作用效果，也可以是多个力共同的作用效果，如图所示。甲图中产生运动趋势的力是F，所以摩擦力向左，f=F=5N；乙图中产生运动趋势的力是F1和F2共同的作用效果，所以物体的运动趋势向右，摩擦力向左f=F1-F2=2N。②求解摩擦力大小时，要先判断该力是滑动摩擦力还是静摩擦力，只有滑动摩擦力才可以用计算【反馈练习】判断题1．判断下列说法的正误．（1）有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力．()（2）摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直．()（3）摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同．()（4）一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力．()（5）物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比．()2．思考判断（1）重力的方向一定指向地心。()（2）物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同。()（3）轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。()（4）运动的物体也可以受到静摩擦力作用。()（5）两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大。()（6）物体间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大。()3．依据下面情境，判断下列说法对错。大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯。如图是一种无台阶式扶梯，将扶梯运送顾客上楼的过程近似看作匀速直线运动，在这个过程中。（1）顾客所受重力的方向一定指向地心。()（2）顾客所受弹力是由于扶梯的形变而产生的。()（3）顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动，所以其受到的摩擦力为滑动摩擦力。()（4）顾客所受摩擦力方向沿扶梯向上。()（5）顾客与扶梯间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大。()【反馈答案】1．错误正确错误正确错误【详解】略2．错误正确错误正确正确错误【详解】（1）重力的方向总是竖直向下，但不一定指向地心，故错误；（2）物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同，与施力物体的形变方向相反，故正确；（3）轻杆的弹力方向不一定沿杆，故错误；（4）运动的物体也可以受到静摩擦力作用，比如和传送带相对静止但一起斜向上运动的物体，故正确；（5）两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大，如放置的物体，即使施加向下的压力，其所受静摩擦力也仍为零，故正确；（6）物体间的摩擦力越大，但物体间的正压力也可能很大，根据定义可知，动摩擦因数也不一定越大，故错误。3．错误正确错误正确错误【详解】（1）[1]顾客所受重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心。题干说法错误。（2）[2]顾客所受弹力是由于扶梯的形变而产生的。题干说法正确。（3）[3]顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动，所以其受到的摩擦力为静摩擦力。题干说法错误。（4）[4]顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动，根据受力平衡可知顾客所受摩擦力方向沿扶梯向上。题干说法正确。（5）[5]动摩擦因数只由接触面间的粗糙程度和材料决定，与顾客与扶梯间的摩擦力大小无关。题干说法错误。【认知提升】题型01判断摩擦力是否存在1．如图所示，用力F把铁块压在竖直墙上不动，那么，当F增大时，关于铁块对墙的压力N，铁块受墙的摩擦力f，下列判断正确的是（）A．N增大，f不变 B．N增大，f增大 C．N变小，f不变 D．N不变，f不变【答案】A【解析】当重力小于最大静摩擦力时，物体处于静止，摩擦力大小等于外力大小；当重力大于最大静摩擦力时，物体处于滑动，则摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积。用水平力F压铁块于竖直墙壁上不动，设墙壁对铁块的压力为N，对铁块的摩擦力为f，当F增大时，它的反作用力即墙壁对铁块的压力为N也增大。而铁块的摩擦力是由铁块的重力引起的，所以摩擦力不变。由于铁块处于静止状态，所以所受的合力为零，故A正确，BCD错误。故选A。2．如图所示的皮带传动装置中，O1是主动轮，O2是从动轮，A、B分别是皮带上与两轮接触的点，C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点（为清楚起见，图中将两轮与皮带画得略为分开，而实际上皮带与两轮是紧密接触的）。当O1顺时针启动时，若皮带与两轮间不打滑，则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是（）A．向上，向下，向下，向上B．向下，向上，向上，向下C．向上，向上，向下，向下D．向下，向下，向上，向上【答案】C【解析】假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用，则当O1顺时针启动时，O1与皮带间将会打滑，此时C点将相对于A点向上运动。实际上，O1与皮带间没有打滑，可见C点相对于A点有向上运动的趋势；反之，A点相对于C点有向下运动的趋势。根据静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的方向分别是向下、向上。同理，可判断B、D两点所受摩擦力的方向如图所示故选C。题型02判断摩擦力的方向及大小求解1．把一重为的物体用一个水平的推力（为恒量，为时间）压在竖直且足够高的平整的墙上，如图所示。开始物体所受的摩擦力随变化关系正确的是（f<fm）（）A． B．C． D．【答案】D【解析】由于物体所受的水平推力为由二力平衡得，墙与物体间的压力当F比较小时，物体受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为当摩擦力F等于重力G时，物体不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力，随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡。故选D。2．木块A、B的重力分别为50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的水平轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A．木块A所受摩擦力大小是12.5NB．木块A所受摩擦力大小是11.5NC．木块B所受摩擦力大小是9ND．木块B所受摩擦力大小是7N【答案】C【解析】AB．由于弹簧被压缩了Δx＝2cm，故弹簧的弹力F弹＝kΔx＝400N/m×0.02m＝8N弹簧对木块A的力是向左的，大小为8N，而A静止，A所受最大静摩擦力为FfmA＝50N×0.25＝12.5N>F弹则A静止，A受到的摩擦力与F弹等大反向FfA＝F弹＝8N故A受到的摩擦力为8N，方向水平向右，选项A、B均错误；CD．B所受最大静摩擦力FfmB＝60N×0.25＝15N它受向右的8N的弹簧弹力，还有向右的F＝1N的拉力，故两力的合力大小为9N，方向水平向右，也小于其最大静摩擦力，B也处于静止状态，受力平衡，故它受到的摩擦力等于弹簧对它的弹力和拉力的合力9N，方向水平向左，选项C正确，D错误。故选C。题型03利用力的平衡测定动摩擦因数例题．某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹簧弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图甲所示，则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为______；(2)为了用弹簧测力计测定两木块A、B间的动摩擦因数，两同学分别设计了如图乙所示的甲、乙两种方案。①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案______（填“甲”或“乙”）更合理；②甲方案中，若A和B的重力大小分别为和。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为，b的示数为，则A、B间的动摩擦因数为______。【答案】300甲0.3【解析】(1)[1]由图所示可知，弹簧的弹力F=0时，弹簧的长度为L0=20cm=0.20m即弹簧的原长为0.20m，弹力为F0=60N，弹簧的长度为L=40cm=0.40m弹簧伸长的长度△l=L-L0=0.40m-0.20m=0.20m由胡克定律得弹簧的劲度系数为(2)①[2]图乙所示方案，弹簧测力计与木块A一起运动，当木块A做匀速直线运动时，A所受滑动摩擦力等于弹簧测力计示数，不容易严格控制A做匀速直线运动，另一方面对运动的弹簧测力计不容易读数；图甲所示方案，弹簧测力计a是静止的，只要A、B相对滑动，弹簧测力计的示数就等于B所受的滑动摩擦力，实验不需要控制B做匀速运动，对静止的弹簧测力计a容易读数，因此方案甲更合理。②[3]B静止，处于平衡状态，对B，由平衡条件可知，A受到的滑动摩擦力f=Fa=6.0N滑动摩擦力f=μFN=μGB则动摩擦因数【精准练习】一、单选题1．在下列各情况中，不存在静摩擦力的是（）A．静止放在水平地面上的木箱与水平地面之间B．静止在斜面上的物体C．拔河比赛中，某运动员握紧绳子的手与绳子之间D．用力平推放在地面上的柜子（但没有推动），人的脚与地面之间2．毛球是很多高中生喜欢的体育运动。某同学为了将一个羽毛球从球筒中取出，他先将球筒口朝下保持竖直静止，发现羽毛球并未滑出，然后举至某一高度由静止释放，球筒落到地面时速度瞬间减为0，羽毛球能滑至筒口处，不计空气阻力。下列说法正确的是（）A．球筒竖直静止时，羽毛球不受摩擦力B．球筒下落过程中，羽毛球不受摩擦力C．球筒下落过程中，羽毛球所受摩擦力等于重力D．羽毛球向筒口运动过程中，羽毛球受到摩擦力方向向下3．用水平力将黑板擦压在竖直黑板上，在逐渐减小力直至为0的过程中，黑板对黑板擦的摩擦力将（）A．保持不变 B．逐渐减小C．先保持不变然后逐渐减小为0 D．先逐渐减小然后保持不变4．在生活中，我们有这样的认识：用手握紧一个啤酒瓶，将瓶提离桌面，需用力将瓶握紧，这样做是为了（）A．增加对瓶的摩擦力 B．使摩擦力大于重力，不易掉下C．增加手和瓶间的摩擦因数 D．增加手和瓶间的最大静摩擦力5．考试中，右手拿橡皮在答题卡上擦除错误选项，左手把答题卡摁在桌面上静止。若全程只有橡皮和左手与答题卡的上表面接触，下列关于答题卡受到的摩擦力，说法正确的是（）A．答题卡处于静止状态，受到的摩擦力都是静摩擦力B．答题卡处于静止状态，不受摩擦力作用C．橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力D．答题卡相对于左手没有运动趋势6．口咽拭子的正确采样方法是：采样人员将拭子越过舌根，在被采集者两侧扁桃体稍微用力来回擦拭至少3次，然后再在咽后壁上下擦拭至少3次，下列说法正确的是（）A．采样棉签对咽后壁的压力是由咽后壁形变产生的B．采样棉签受到咽后壁的弹力方向垂直于咽后壁C．采样棉签受到咽后壁的弹力方向沿着采样棒D．咽后壁对采样棉签摩擦力的方向与棉签刮动方向相同7．用力在地面上沿水平方向拉小车，通过力传感器在计算机屏幕上得到拉力随时间变化的图像，由图像可知（）A．小车开始不受任何力的作用 B．小车开始就受到滑动摩擦力的作用C．小车受到一个恒定的静摩擦力作用 D．小车受到的滑动摩擦力要略小于最大静摩擦力8．2022西昌邛海湿地马拉松赛原定于12月11日8：00在火把广场鸣枪开跑，总规模10000人，其中全程马拉松（42.195km）1500人，半程马拉松（21.0975km）2500人，迷你跑（5km）6000人。后因疫情原因延期举行。下列描述正确的是（）A．其中的12月11日8：00指的是时间B．全程马拉松42.195km指的是运动员运动的位移C．马拉松比赛时可以将运动员看成质点D．比赛时跑道对运动员的摩擦力是滑动摩擦力二、多选题9．如图，P、Q两物体均重10N，各接触面的动摩擦因数均为，现在对物体Q施加一向右的水平拉力，则（）A．物体P与物体Q一起向右运动B．物体P静止不动，物体Q向右运动C．地面对物体P施加水平向左4N的静摩擦力D．无论如何加大对物体Q的水平拉力F，物体P都不会向右运动三、解答题10．摩擦力在日常生活中有着广泛的应用，如轮胎、鞋底等往往设计有如图所示的凹凸不平的花纹，试从摩擦力的角度分析这样设计的原因。11．（2022·全国·高一专题练习）汽车发动机的牵引内力如何使汽车从静止启动？四、填空题12．摩擦力突变的类型：（1）______；（2）______；（3）______；可概括为“静—静”突变，“静—动”突变，“动—静”突变，其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。13．小辰发现自己买的橡皮擦材质较硬，擦字时不易擦干净，这是因为物体表面越_________,摩擦力越小的缘故。为了也能擦干净字迹，他需要用很大的力气，这是通过___________来增大摩擦力的。五、实验题14．用如图甲所示的装置可测量动摩擦因数，将一质量为m=1kg的木块和一质量为M=3kg的木板叠放于水平桌面上，弹簧测力计一端固定于铁架台支架上，另一端用细线与木块相连。匀速拉动木板在桌面上滑动（木块和木板始终没分开），稳定时，弹簧测力计的示数如图乙所示。重力加速度大小取。（1）图乙中弹簧测力计的示数为__________N。（2）木块与木板间的动摩擦因数为__________（保留2位有效数字）。（3）若加速拉动木板在桌面上滑动（木块和木板始终没分开），稳定时，弹簧测力计的示数__________（填“变大”“变小”或“不变”）15．某同学用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，将长木板放在水平桌面上，滑块放在长木板上，滑块通过细绳与水平固定放置的弹簧秤秤钩相连，细绳处于水平且刚好拉直的状态，用手向右水平拉动长木板，记下弹簧秤的示数F，通过给滑块上添加砝码改变滑块的重力，重复前面的实验，记下每次实验时弹簧秤的示数F，再根据每次实验所用砝码的重力G及弹簧秤的示数F，作出如图乙所示的图像。则由作出的图像求得滑块与长木板间的动摩擦因数_______，滑块的重力____N。【精准练习参考答案】1．A【详解】A．静止放在水平地面上的木箱相对水平地面没有相对运动趋势，不存在静摩擦力，A正确；B．静止在斜面上的物体有沿斜面向下运动的趋势，存在静摩擦力，B错误；C．拔河比赛中，某运动员握紧绳子的手与绳子之间有相对运动的趋势，存在静摩擦力，C错误；D．用力平推放在地面上的柜子（但没有推动），人的脚与地面之间有相对运动的趋势，存在静摩擦力，D错误。故选A。2．B【详解】A．球筒竖直静止时，羽毛球受竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，二者大小相等，故A错误；BC．球筒下落过程中，加速度为重力加速度，羽毛球只受重力，不受摩擦力，故B正确，C错误；D．羽毛球向筒口运动过程中，羽毛球受到摩擦力方向向上，故D错误。故选B。3．C【详解】初始时最大静摩擦力大于黑板擦的重力，黑板擦静止压在黑板上，此时黑板擦受到的摩擦力为静摩擦力，大小等于黑板擦的重力。随着F逐渐减小，黑板擦与黑板之间的最大静摩擦力逐渐减小。当最大静摩擦力小于黑板擦的重力时，黑板擦开始沿黑板向下滑动，此时黑板擦受到的摩擦力为滑动摩擦力，根据滑动摩擦力与正压力的关系可知，F继续减小减至0，滑动摩擦力也逐渐减小到0。综上可知，摩擦力先保持不变然后逐渐减小为0。故选C。【点睛】先判断黑板擦的运动情况，再根据运动情况确定黑板擦所受摩擦力的类型，再根据摩擦力类型的特点，分析其变化情况。4．D【详解】这样做的目的是为了增大最大静摩擦力，当外力（重力）小于最大静摩擦力时，瓶子就不会相对于手出现滑动。故ABC错误，D正确。故选D。5．C【详解】ABC．橡皮相对答题纸运动，则橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力，对答题纸由平衡条件可知，答题纸受到桌面与手的摩擦力，答题纸相对于桌面静止，桌面与答题纸之间的摩擦力为静摩擦力，故C正确，AB错误；D．若将左手移开，答题卡会相对桌面滑动，可知答题卡静止时受手的摩擦力，答题卡相对于左手有运动趋势，故D错误。故选C。6．B【详解】A．采样棉签对咽后壁的压力是由采样棉签形变产生的，故A错误；BC．采样棉签受到咽后壁的弹力方向垂直与接触面，即垂直与咽后壁，故C错误，B正确；D．采样棉签受到的咽后壁的摩擦力是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义可知，摩擦力的方向与相对运动的方向相反，即与棉签刮动方向相反，故D错误。故选B。7．D【详解】AB．小车开始时受拉力、静摩擦力重力和支持力，故AB错误；C．在小车滑动之前，其所受静摩擦力随拉力的增大而增大，故C错误；D．小车受到的滑动摩擦力要略小于最大静摩擦力，故D正确。故选D。8．C【详解】A．12月11日8：00指的是时刻，故A错误；B．全程马拉松42.195km指的是运动员运动的路程，故B错误；C．因为运动员的身体形状等