2025高考物理专项复习第三章 3.牛顿第三定律含答案

2025高考物理专项复习第三章3.牛顿第三定律含答案第三章相互作用——力3.牛顿第三定律【课程标准】1.理解牛顿第三定律。2.能用牛顿第三定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。【知识导图】情境引入如图1所示,某人用力去推墙壁;如图2所示,某次校运动会上,A、B两队进行拔河比赛;如图3所示,手拿一磁铁靠近水平桌面上一安装有磁铁的小车,小车在磁铁的作用下发生运动。三种情况下无论物体是否接触、运动,当一个物体给另一个物体施加作用力时,另外一个物体是否给这个物体施加作用力?通过分析,我们可以得出作用力和反作用力有怎样的关系?必备知识·认知导学一、作用力和反作用力1.力是物体对物体的作用。任何力一定存在施力物体和受力物体。2.两物体之间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体施加力的同时,另一个物体一定对这个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,把其中一个力称为作用力,另一个力称为反作用力。二、牛顿第三定律1.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。2.表达式F=-F'负号表示方向相反3.应用举例(1)划船时,桨向后推水,水给桨一个反作用力,从而推动船前进。(2)汽车的发动机驱动车轮转动,由于轮胎和地面之间的摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进。三、物体受力的初步分析内容把指定物体(研究对象)受到的所有力找出来,并画出受力示意图顺序重力、弹力、摩擦力思路根据物体运动状态的变化分析和判断其受力情况根据各种力的特点,从相互作用的角度来分析物体的受力探索求真找到两个小磁针,其中一个小磁针绕着另外一个小磁针旋转,另外一个小磁针将会跟着旋转,请你动手做一下,这是真的吗?提示:这是真的,小磁针之间存在相互作用力,如果同名磁极相对来做这个实验将会排斥转动,如果是异名磁极,会出现吸引转动。明辨是非1.由于地球的质量远远大于人的质量,因此地球对人的吸引力比人对地球的吸引力大得多。 (×)提示:二者大小相等,属于作用力与反作用力。2.只有在马车匀速运动时,马拉车的力才等于车拉马的力。 (×)提示:二者在什么时候都相等。3.若作用力是弹力,则其反作用力也一定是弹力。 (√)4.物体间先有作用力,然后才有反作用力。 (×)提示:作用力与反作用力同时产生。5.通常可以用假设法判断弹力、摩擦力是否存在。 (√)关键能力·探究导思学习任务一作用力和反作用力探锚——情境创设启发设问如图所示,用手挤压放在桌面上的气球。(1)手挤压气球,气球发生了形变,手是否也会发生形变?如果手发生了形变,那么手和气球发生形变的原因是什么?(2)手和气球的形变有先后之分吗?(3)手对气球的力和气球对手的力各是什么性质的力,它们的性质相同吗?提示:(1)手会发生形变,只是形变很小。手和气球都发生了形变,原因是它们都受到了彼此的作用力。(2)没有,形变是同时发生的。(3)都是弹力,力的性质相同。解锚——要点归纳规律概括作用力与反作用力的“四同”和“三异”项目作用力与反作用力的关系四同等大大小相等,不能认为只有物体处于平衡状态时作用力和反作用力才大小相等共线作用在同一条直线上同时同时产生、同时变化、同时消失,不能认为先有作用力后有反作用力同种类一定是同一种类的力,不同种类的力不可能有作用力和反作用力的关系三异反向方向相反不同体作用在不同的物体上不同效果在不同的物体上分别产生不同的作用效果,不能相互抵消起锚——典题突破学以致用角度1作用力和反作用力的相互性【典例1】如图所示,一物块用绳悬挂于天花板上,处于静止状态,则绳对物块拉力的反作用力是 ()A.物块对绳的拉力B.物块的重力C.绳对天花板的拉力D.天花板对绳的拉力【解析】选A。根据作用力和反作用力的定义知绳对物块的拉力的反作用力是物块对绳的拉力,故A正确,B、C、D错误。[思维升华]力的作用的相互性是指两个物体彼此互为施力物体和受力物体。需要注意,施力物体和受力物体不能是同一个物体。角度2作用力和反作用力的方向关系【典例2】如图所示,将吹足气的气球由静止释放,气球内气体向后喷出,气球会向前运动,这是因为气球受到 ()A.重力B.手的推力C.空气的浮力D.喷出气体对气球的作用力【解析】选D。气球内气体向后喷出时,气球对气体有向后的作用力,气体对气球有向前的反作用力使气球向前运动,故D项正确。角度3作用力和反作用力的大小关系【典例3】如图所示,甲、乙两人正在进行掰手腕比赛。下列说法正确的是 ()A.若甲赢了乙,则甲对乙的力大于乙对甲的力B.若甲赢了乙,则甲对乙的力等于乙对甲的力C.只有甲、乙相持不下时,甲对乙的力才等于乙对甲的力D.甲、乙各自既是施力物体又是受力物体,所以无法判断谁的力大【解析】选B。甲对乙的力与乙对甲的力是一对作用力和反作用力,不论谁赢、是否处于平衡状态,这两个力始终大小相等,方向相反,作用在两个人身上,B正确。[思维升华]作用力和反作用力的大小相等,与物体所处的运动状态、是否有其他力的作用无关。【补偿训练】一匹马拉着车前行,关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系,下列说法中正确的是()A.马拉车的力总是大于车拉马的力B.马拉车的力总是等于车拉马的力C.加速运动时,马拉车的力大于车拉马的力D.减速运动时,马拉车的力小于车拉马的力【解析】选B。马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力,它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,与运动状态无关。加速运动或者减速运动时,马向前拉车的力都等于车向后拉马的力,故A、C、D错误,B正确。学习任务二牛顿第三定律探锚——情境创设启发设问成语“以卵击石”是指拿鸡蛋去碰石头。比喻不自量力,自取灭亡。(1)如图所示,以卵击石时,鸡蛋对石头的作用力大,还是石头对鸡蛋的作用力大?(2)为什么会出现卵碎石全的不同效果?提示:(1)以卵击石时,鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力是一对作用力和反作用力,两个力等大、反向。(2)虽然鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力等大,但由于两者能承受的最大外力不同,所以会出现不同的作用效果。解锚——要点归纳规律概括1.牛顿第三定律表达式:F=-F',式中的“-”号表示作用力与反作用力方向相反。2.牛顿第三定律中“总是”表现在以下三个方面:(1)与物体的大小和形状无关。(2)与物体的运动状态无关。(3)与物体受不受其他力无关。3.重要意义:定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律,即作用力和反作用力的规律。4.适用范围:牛顿第三定律是个普适定律,它的成立不受条件限制,作用力与反作用力的关系与物体的运动状态无关,与参考系的选取无关。5.作用力和反作用力与平衡力之间的异同项目作用力和反作用力平衡力不同点作用对象作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失无依赖关系,撤除一个,另一个依然可存在叠加性两力作用效果不可叠加,不可求合力两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,且合力为零力的性质一定是同种性质的力可以是同种性质的力,也可以是不同种性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上起锚——典题突破学以致用【典例4】(2024·银川高一检测)红军在长征时,遇到的环境十分恶劣,在过草地时,有的地方看上去是草,而下面可能就是淤泥,人一不小心就会陷入淤泥中,这是因为 ()A.人给地面的压力大于地面给人的支持力B.地面给人的支持力大于人给地面的压力C.地面给人的支持力小于人受的重力D.地面给人的支持力等于人受的重力【解析】选C。人对地面的压力与地面对人的支持力是作用力和反作用力,大小相等,方向相反,A、B两项错误;人陷入淤泥中,是因为人受重力和支持力,重力大于支持力,C项正确,D项错误。[思维升华]区分作用力和反作用力与平衡力的方法(1)作用力和反作用力只涉及两个相互作用的物体,是甲物体对乙物体、乙物体对甲物体的关系。(2)平衡力涉及三个及三个以上物体,即多个施力物体同时作用在一个受力物体上。(3)作用力和反作用力同生同灭,相互依存,而一对平衡力彼此没有依存关系。【补偿训练】(2024·潍坊高一检测)一本静止在水平桌面上的书,受到的重力为G,桌面对它的支持力为F1,它对桌面的压力为F2,关于这三个力的说法正确的是 ()A.F1与F2是一对平衡力B.G与F2是一对平衡力C.F1与F2是一对作用力与反作用力D.G与F1是一对作用力与反作用力【解析】选C。书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力,即F1与F2是一对相互作用力,故A错误,C正确;G是书受到的重力,而F2是桌面受到的压力,二力不可能平衡,故B错误;F1与G都作用在书上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,故D错误。学习任务三受力分析初步探锚——情境创设启发设问汽车现在已经成为一种重要的交通工具,也进入了许多平常百姓的家庭中。汽车在启动前,静止在水平路面上;汽车启动后,将会沿水平路面加速行驶;汽车在上坡时,常加大油门,使汽车能顺利到达坡顶;停在斜坡上的汽车,常在车轮的下方垫上一块石块防止下滑。请小组谈论一下在不同的状态下,汽车的受力情况。提示:汽车静止在水平路面上,受重力和路面对汽车的支持力,二力平衡。汽车加速行驶时,竖直方向受重力和支持力,二力平衡,水平方向受牵引力和路面的摩擦力。汽车上坡时,受重力、斜坡的支持力、牵引力和斜坡对汽车的摩擦力;停在斜坡上垫上石块时,受重力、斜坡的支持力、石块对汽车斜向上的支持力,有可能受到静摩擦力。解锚——要点归纳规律概括1.受力分析:把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出物体所受的力的示意图,这个过程就是受力分析。2.受力分析的步骤3.如何防止“多力”或“丢力”(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体,若某力有施力物体则它实际存在,无施力物体则它不存在。(2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。(3)围绕研究对象,顺时针对接触面逐一分析。物体是否受某力的判断依据方法内容条件判定根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用效果判定根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用相互作用判定利用力的作用的相互性,即受力物体同时也是施力物体,来判断物体是否受到某个力的作用特殊法判定有些难以确定的力如弹力、摩擦力等,可以利用假设法、运动状态分析法等特殊方法来判断起锚——典题突破学以致用【典例5】如图所示,物体A放在物体B上,物体B为一个斜面体,且放在粗糙的水平地面上,A、B均静止不动,则物体B的受力个数为 ()A.2B.3C.4D.5[思维导引]程序内容提取信息(1)物体B为一个斜面体放在粗糙的水平地面上。(2)物体A、B均静止不动转化情境物体A、B均受力平衡选择规律牛顿第三定律【解析】选C。对物体A受力分析,如图甲所示;由于A、B均静止,故可将A、B视为一个整体,其水平方向无外力作用,B相对地面也就无运动趋势,故地面对B无摩擦力,受力如图乙所示;对物体B受力分析,如图丙所示,共有4个力,C项正确。[思维升华]受力分析过程中研究对象的选取策略(1)若物体的运动状态相同,可优先考虑整体法选取研究对象。(2)若研究内力,必须要隔离物体。隔离物体时,要优先隔离处于平衡状态和受力较少的物体进行受力分析。【补偿训练】如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙。下列说法正确的是 ()A.A物体受到三个力作用B.B物体受到四个力作用C.C物体受到三个力作用D.D物体受到三个力作用【解析】选C。A物体沿竖直墙自由下滑,“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力,因此A只受重力作用,故A错误;B物体处于静止状态,受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,故B错误;C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用,故C正确;D物体处于静止状态,受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用,故D错误。[知识拓展]受力分析的三个注意点(1)只分析其他物体对研究对象施加的力,而研究对象对外施加的力不要画在示意图中。(2)每分析一个力,都要找出它的施力物体,以防止漏力和添力。(3)以多个物体组成的整体为研究对象时,分析的是外力,而不用分析物体之间的内力。【拓展例题】考查内容:受力分析的基本策略【典例】画出图中物体A所受力的示意图,并写出力的名称和施力物体:(1)物体A静止,接触面均光滑;(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑;(3)物体A沿粗糙水平面滑行;(4)接触面光滑,物体A静止;(5)物体A静止在粗糙水平面上。【解析】(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN',施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁,受力的示意图如图甲;(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、斜面、斜面,受力的示意图如图乙;(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、水平面、水平面,受力的示意图如图丙;(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN,施力物体分别是地球、绳子、墙壁,受力的示意图如图丁;(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN,水平向左的摩擦力Ff,施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面,受力的示意图如图戊。答案:见解析随堂检测·自我诊断1.(作用力和反作用力)关于两个物体间的作用力与反作用力,下列说法中正确的是 ()A.有作用力才有反作用力,因此先产生作用力后产生反作用力B.若相互作用的两个物体处于加速运动状态,则作用力与反作用力的大小不相等C.作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间D.作用力与反作用力的性质一定相同【解析】选D。作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失,A错误;作用力和反作用力始终等大反向,与物体所处的状态无关,B错误;作用力和反作用力可以存在于不相互接触的两个物体之间,如磁体之间的相互作用力,C错误;作用力与反作用力一定是同性质的力,D正确。2.(牛顿第三定律的理解)跳水一直是我国的优势项目。如图所示,一运动员站在跳板上,图中F1表示运动员对跳板的弹力,F2表示跳板对运动员的弹力,则 ()A.先有F1后有F2B.一旦运动员离开跳板,F2立即消失,F1依旧存在C.因运动员离开跳板前向上运动,所以F2大于F1D.F1和F2大小相等、方向相反,是一对相互作用力【解析】选D。运动员对跳板的弹力F1和跳板对运动员的弹力F2是一对相互作用力,大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,同时产生、同时变化、同时消失,A、B、C错误,D正确。3.(作用力和反作用力与平衡力)(多选)如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列说法中正确的是 ()A.作用力F与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力B.作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力C.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力和反作用力【解析】选C、D。作用力F与墙壁对物体的支持力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,在一条直线上,是一对平衡力,故A项错误;作用力F作用在物体上,而物体对墙壁的压力作用在墙壁上,这两个力不能成为平衡力,也不是作用力和反作用力,故B项错误;物体在竖直方向上,受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力,因物体处于静止状态,故这两个力是一对平衡力,故C项正确;物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力,是两个物体之间的相互作用力,是一对作用力和反作用力,故D项正确。4.(受力分析初步)如图所示,竿和底座静止在水平地面上,质量为M,一质量为m的猴子沿竿匀速下滑,则底座对地面的压力为 ()A.mgB.MgC.(M-m)g D.(M+m)g【解析】选D。以猴子为研究对象,分析猴子的受力如图甲所示。在竖直方向上受重力mg和竿对猴子的摩擦力Ff则有mg=Ff①竿和底座受力如图乙所示受重力Mg、支持力FN、猴子对竿的摩擦力Ff'则有FN=Mg+Ff' ②由牛顿第三定律得Ff'=Ff③由①②③解得FN=Mg+mg由牛顿第三定律知底座对地面的压力为FN'=FN=Mg+mg,方向竖直向下。故选项D正确。第三章相互作用——力2.摩擦力第2课时静摩擦力【课程标准】1.认识摩擦力。2.知道静摩擦力、最大静摩擦力。3.能用平衡知识求解静摩擦力的大小。【知识导图】情境引入筷子是中国古代独特的发明,在亚洲各国也广为流行,彰显了东方饮食文化的内敛与优雅。必备知识·认知导学静摩擦力定义相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动时的摩擦力产生条件(1)两物体相互接触且有弹力(2)接触面粗糙(3)在接触面上有相对运动的趋势方向与物体相对运动的趋势方向相反一般最大静摩擦力大于滑动摩擦力(1)静摩擦力的最大值(2)与物体刚要发生相对运动的最小外力相等大小0<F≤Fmax明辨是非1.静摩擦力的方向总是与运动方向相反。 (×)提示:静摩擦力的方向与运动方向可以成任意角度。2.静摩擦力的大小与正压力有关。 (×)提示:静摩擦力与正压力没有必然关系。3.静摩擦力可以是动力。 (√)4.静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。 (×)提示:运动的物体也能受到静摩擦力。5.静摩擦力方向一定与物体的相对运动趋势方向相反。 (√)探索求真如图所示,将大米装入干净的瓶子后,将筷子插入大米中,尽量让筷子插得深一些。请同学们按照这样的做法尝试一下是否可以通过提筷子的方法将瓶子提起来。提示:将大米压实,就可以通过提筷子的方法将瓶子提升起来。关键能力·探究导思学习任务一静摩擦力的方向探锚——情境创设启发设问仔细观察下列图片,分析下列问题。问题1.如图所示,人用平行于地面的力推沙发,沙发没动,沙发相对地面有没有运动的趋势?运动趋势的方向是什么?提示:有,沙发相对地面有向右运动的趋势。问题2.沙发相对地面处于什么状态?沙发在水平方向上只受人的推力作用吗?提示:沙发相对地面处于静止状态。根据二力平衡的知识可知,这时一定有一个力与推力平衡,这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反,即这个力的方向与沙发相对地面运动趋势的方向相反。解锚——要点归纳规律概括1.静摩擦力的方向(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反。(2)与物体运动的方向可能相同,可能相反,也可能不在同一条直线上。例如:2.静摩擦力有无及方向的判断方法方法内容条件法根据静摩擦力产生的条件——挤压、粗糙、有相对运动趋势判断,且静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。适用于受力较少、相对运动趋势明显的物体假设法状态分析法分析除了要研究的静摩擦力外,物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律(目前主要应用二力平衡的规律),若还需要有沿某个方向的静摩擦力,才能使物体的受力情况与运动情况满足相应的规律,则存在静摩擦力且静摩擦力沿此方向相互作用分析法若研究对象甲受力较复杂,难以判断其是否受静摩擦力以及摩擦力的方向,可以先分析与之接触的受力较少的乙物体,判断乙是否受甲的静摩擦力以及摩擦力的方向。若乙受到甲的静摩擦力,则根据物体间的力是相互的,可判断出甲也受到乙的静摩擦力,且两力的方向相反;若乙没有受到甲的静摩擦力,则可判断出甲也没有受到乙的静摩擦力注意:条件法、状态分析法、相互作用分析法同样适用于滑动摩擦力有无及方向的判断。起锚——典题突破学以致用角度1静摩擦力的理解【典例1】(多选)关于静摩擦力,下列说法中正确的是 ()A.静摩擦力的方向可能与速度的方向相同B.静摩擦力的方向与速度的方向一定相反C.运动的物体也可能产生静摩擦力D.只有相互压紧和有相对运动趋势的物体间才可能有静摩擦力的作用【解析】选A、C、D。静摩擦力的方向与速度的方向没有必然联系,A项正确,B项错误。运动的物体也可能产生静摩擦力,例如倾斜传送带把货物从低处搬运到高处时,货物与传送带之间的摩擦力为静摩擦力,C项正确。要产生静摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动趋势,D项正确。[思维升华]关于摩擦力的三点提醒(1)有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力一定有弹力,且两者相互垂直。(2)运动和静止的物体均可以产生静摩擦力。(3)静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动趋势,其可以与物体运动方向相同,也可以与运动方向相反,但一定沿接触面。角度2静摩擦力有无的判断【典例2】(2024·汕头高一检测)如图所示,在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a与b叠放在P的斜面上,整个系统处于静止状态。若将a与b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。则 ()A.f1=0,f2≠0,f3≠0B.f1≠0,f2=0,f3=0C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0【解析】选C。对a分析可知,a受重力、支持力的作用,有沿物块b平行斜面向下滑动的趋势,因此a受到b沿斜面向上的摩擦力,f1≠0;再对a、b组成的整体分析可知,a、b组成的整体受重力、支持力的作用,有沿斜面向下滑动的趋势,因此b受到P沿斜面向上的摩擦力,f2≠0;对a、b及P组成的整体分析,由于整体在水平方向不受外力,因此P不受桌面的摩擦力,f3=0,C项正确。学习任务二静摩擦力的大小探锚——情境创设启发设问如图所示,用力握住装有水的水杯,使其静止在空中。问题1.手对水杯的静摩擦力大小是多少?提示:手对水杯的静摩擦力等于水杯和水的重力。问题2.若用力紧握水杯,水杯所受静摩擦力大小是否发生变化?提示:水杯所受的静摩擦力不变,仍等于水杯和水的重力。问题3.由此可见,静摩擦力的大小与正压力是否也成正比?那么,在用不同大小的力握紧同一水杯过程中,我们说哪个摩擦力增大?提示:静摩擦力大小与正压力不成正比。用手握紧同一水杯,压力增大,我们说最大静摩擦力增大。解锚——要点归纳规律概括1.两个相互接触的物体将要发生相对运动时所产生的静摩擦力叫最大静摩擦力,用Fmax表示。2.两物体间的静摩擦力的范围是0<F≤Fmax。3.最大静摩擦力随物体间正压力的增大而增大。起锚——典题突破学以致用【典例3】(2024·天津南开区高一检测)水平桌面上有一个重200N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15N、30N、80N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ()A.15N、30N、40NB.15N、30N、80NC.0、0、40N D.15N、40N、40N【解析】选A。物体与桌面间的最大静摩擦力Ffmax=μFN=0.2×200N=40N。拉力为15N、30N时,物体静止,根据二力平衡知,静摩擦力大小分别为15N、30N;当拉力为80N时,物体滑动,为滑动摩擦力,大小为Ff=μFN=0.2×200N=40N,选项A正确。[思维导引]计算摩擦力大小的一般步骤对点训练如图所示,用大小为100N的握力握住一个重为40N的杯子,杯子竖直,始终处于静止状态。已知手掌与杯子间的动摩擦因数μ=0.5,则 ()A.杯子受到的摩擦力大小为40NB.杯子受到的摩擦力大小为50NC.当握力增大时,杯子受到的摩擦力将增大D.当握力持续减小时,杯子受到的摩擦力大小将持续减小【解析】选A。杯子重力为40N,处于静止状态,则杯子受到的摩擦力大小等于其重力,为40N,故A正确,B错误;当握力增大时,杯子受到的重力不变,摩擦力不变,故C错误;当握力逐渐减小时,导致杯子的最大静摩擦力减小,但只要杯子仍处于静止状态,则摩擦力大小不变,故D错误。【补偿训练】如图所示,静止在水平桌面上的木块在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力Ff的作用。已知F1=10N,F2=2N,则木块受到的摩擦力大小为 ()A.2NB.10NC.8ND.12N【解析】选C。由于F1>F2,木块有向右运动的趋势,所以静摩擦力Ff方向水平向左;又由三力平衡有F1-F2-Ff=0,解得Ff=F1-F2=8N,故C正确。随堂检测·自我诊断1.(摩擦力的理解)如图所示,用手指转动旋钮,在这一过程中手指和旋钮之间 ()A.只有摩擦力B.既没有弹力,也没有摩擦力C.只有弹力D.既有弹力,又有摩擦力【解析】选D。因为手指能转动旋钮,靠的是手指和旋钮之间的摩擦力,而有摩擦力的前提是两者之间有弹力,D项正确。2.(静摩擦力的方向)如图所示,皮带运输机可以把物体匀速送往高处,也可以把物体从高处匀速运往地面,则关于这两种情况下物体受到的摩擦力的方向,下列说法正确的是 ()A.运往高处时物体不受摩擦力的作用B.运往高处时物体受到的摩擦力方向沿皮带向下C.运往地面时物体受到的摩擦力方向沿皮带向上D.运往地面时物体受到的摩擦力方向沿皮带向下【解析】选C。无论把物体匀速运往高处还是匀速运往地面,物体在重力的作用下,都有沿皮带向下运动的趋势,所以这两种情况下都会有沿皮带向上的摩擦力,A、B、D三项错误,C项正确。3.(多选)(静摩擦力的大小及方向)如图所示,一个重为100N的木箱静止在水平地板上,木箱与地板之间的动摩擦因数μ=0.3,用20N的水平推力向右推它但没有推动,则此时地板对木箱的摩擦力 ()A.是静摩擦力B.是滑动摩擦力C.大小为20N D.大小为30N【解析】选A、C。用20N的水平推力向右推木箱,但没有推动,木箱处于静止状态,此时地板对木箱的摩擦力是静摩擦力,大小等于推力,为20N,A、C两项正确。第三章2.摩擦力第1课时滑动摩擦力【课程标准】1.认识摩擦力。2.知道滑动摩擦力。3.能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。【知识导图】情境引入同学们仔细观察图1、图2所示情境,思考火柴被擦燃时、传送带把货物从低处搬到高处,是哪个力在起作用?如果用很小的力轻轻擦火柴,火柴能被擦燃吗?若传送带是光滑的,货物还能搬运上去吗?让我们带着这些疑问开始本节课的学习吧。必备知识·认知导学滑动摩擦力1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触并挤压;(2)两物体间的接触面粗糙;(3)两物体间存在相对运动。3.滑动摩擦力的方向:沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反。相对运动的方向不一定是运动方向4.滑动摩擦力的大小:(1)滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。(2)公式:Ff=μFN。(3)动摩擦因数μ:它的值跟接触面的材料和粗糙程度有关,与接触面的大小无关。明辨是非1.只要两个物体之间有弹力产生,又有相对运动,两个物体之间就一定存在滑动摩擦力。 (×)提示:接触面如果光滑的话,不存在滑动摩擦力。2.摩擦力一定产生于两个相互接触的物体之间。 (√)3.运动的物体一定会受到滑动摩擦力的作用。 (×)提示:运动物体在光滑面上不受滑动摩擦力。4.动摩擦因数的大小与接触面的材料和粗糙程度有关。 (√)5.接触面积越大或速度越大,滑动摩擦力就越大。 (×)提示:滑动摩擦力大小与接触面积、速度大小无关。关键能力·探究导思学习任务一滑动摩擦力的方向探锚——情境创设启发设问(生活情境)如图所示,将若干支圆头铅笔并排放置在水平桌面上,在上方放置一块泡沫塑料板。先将后驱的玩具车在桌面上向同一方向摩擦几下(注意用力不用太猛),使其具有向前运动的动力,然后将玩具车轻轻地平放在泡沫塑料板上,观察泡沫塑料板的运动方向。通过观察会发现在玩具车向右运动的同时泡沫塑料板向左运动。问题1.泡沫板运动是由玩具车对其施加的哪个作用力引起的?提示:摩擦力。问题2.泡沫板运动的方向与玩具车后轮受到的摩擦力方向有何关系?提示:相反。泡沫板向左运动,说明泡沫板受到向左的摩擦力。根据力的作用是相互的,说明玩具车后轮受到向右的摩擦力。问题3.根据以上现象思考,摩擦力是不是一定是阻力?提示:不一定。摩擦力既可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。解锚——要点归纳规律概括1.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。例如:2.“相对运动”的理解:滑动摩擦力存在于发生“相对运动”的两个物体之间,两个物体“相对运动”时,可能是一个静止,另一个在运动;也可能是一个运动得快,另一个运动得慢;还可能是两个物体运动的方向相反。起锚——典题突破学以致用【典例1】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【解题探究】(1)判断货物A相对汽车B的运动方向时,应该把哪个物体看成静止的?提示:相对哪个物体运动,将哪个物体看成静止的,所以将汽车B看成静止的。(2)若v1>v2,货物A相对汽车B的运动方向如何?若v1<v2,汽车B相对货物A的运动方向又如何?提示:若v1>v2,货物A相对汽车B向左运动;若v1<v2,汽车B相对货物A向左运动。【解析】选B。若v1<v2,则A相对B向右运动,故B对A施加向左的滑动摩擦力,汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力,故A错误、B正确;若v1>v2,则A相对B向左运动,故B对A施加向右的滑动摩擦力,汽车B受到了货物A所施加的向左的滑动摩擦力,故C、D错误。[思维升华]判断滑动摩擦力方向的步骤(1)确定发生相对运动的两个物体;(2)将一个物体选作参考系(视作静止);(3)判断另一个物体的相对运动方向;(4)根据滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动方向相反,判断滑动摩擦力的方向。【补偿训练】(多选)如图所示,在世界抽桌布挑战赛中,用高脚杯塔压住桌布,比赛者向右将桌布快速拉出,杯塔不倒塌则为挑战成功。下列说法正确的是 ()。A.杯子受到向右的摩擦力B.杯子受到向左的摩擦力C.桌面受到向右的摩擦力D.桌面受到向左的摩擦力【解析】选A、C。对杯子分析可知,杯子相对桌布向左运动,故受到向右的摩擦力,A项正确、B项错误;由于桌布相对于桌面向右运动,桌面相对于桌布向左运动,故桌面受向右的摩擦力,C项正确、D项错误。学习任务二滑动摩擦力的大小探锚——情境创设启发设问如图甲、乙、丙所示,质量为2kg的木块在不同水平拉力的作用下,均向右做匀速直线运动。问题1.以上三图中的木块除了受到水平拉力外,水平方向还受到一个什么力?你能根据二力平衡确定这个力的大小吗?提示:滑动摩擦力;能,其大小和拉力大小相等,即3.6N、6.6N、5.6N。问题2.比较三种情况下的滑动摩擦力大小后,请你猜测影响滑动摩擦力的因素有哪些?提示:接触面的材料、接触面之间的压力大小等等。解锚——要点归纳规律概括1.滑动摩擦力产生在两个相对滑动的物体之间,大小与压力大小成正比,即Ff=μFN。2.μ是接触面之间的动摩擦因数。3.滑动摩擦力大小的计算方法(1)公式法:根据公式Ff=μFN计算。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)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。起锚——典题突破学以致用角度1公式法求解滑动摩擦力【典例2】(2024·朔州高一检测)如图所示,一个在水平面上向右运动的物体,质量为40kg,与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,在运动过程中,还受到一个水平向左、大小为20N的力的作用。取g=10N/kg,则物体受到水平面的滑动摩擦力为 ()A.40N,方向水平向右B.40N,方向水平向左C.20N,方向水平向右D.20N,方向水平向左【解析】选B。根据滑动摩擦力公式可知,Ff=μFN=μmg=0.1×40kg×10N/kg=40N,方向与物体相对水平面的运动方向相反,为水平向左,B正确,A、C、D错误。[思维升华]公式法中的正压力FN的正确理解正压力FN是物体与接触面间的压力,FN的大小可根据物体的受力情况确定,FN大小不一定等于物体的重力。可通过以下四例说明:【补偿训练】(多选)(2024·福州高一检测)如图所示,一个质量为m=1kg的木块放在水平面上,在水平向右的外力F=5N作用下向右做匀速运动,取g=10m/s2,下列说法正确的是 ()A.木块与水平面间的动摩擦因数为0.5B.若运动过程中突然将外力大小变为10N,则摩擦力大小也立刻变为10NC.若运动过程中突然将外力变为水平向左,则摩擦力方向立刻变为水平向右D.若运动过程中突然将外力撤掉,则一段时间内摩擦力大小不变【解析】选A、D。木块向右做匀速运动,则有F=f,f=μmg,解得μ=Fmg=0.角度2平衡法求解滑动摩擦力【典例3】(2024·内江高一检测)如图所示,一个质量为m的物体A,向其施加一个方向水平、大小未知的力F,使A沿竖直墙壁匀速下滑,若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,那么物体A与墙面间的摩擦力为(重力加速度为g) ()A.μmg方向向上B.mg方向向上C.F方向向下 D.μF方向向上[思维导引]程序内容提取信息匀速下滑转化情境选择规律竖直方向二力平衡【解析】选B。物体A匀速下滑,则其在竖直方向上所受合外力为零,摩擦力方向向上,Ff=mg。滑动摩擦力的大小Ff=μFN,FN=F,则Ff=μF,因为F大小未知,所以A、C、D错误,B正确。学习任务动摩擦因数的测定探锚——情境创设启发设问探究滑动摩擦力大小的影响因素用带滑轮的长木板、电动机、平板小车、毛巾、木块、砝码、细线、弹簧测力计等,探究滑动摩擦力大小与压力、接触面间粗糙程度的关系。(1)怎样测量压力?如何改变压力?提示:用弹簧测力计测出木块的重力,即为木块对平板小车的压力;实验中在木块上方增减砝码即可改变压力。(2)怎样改变物体与接触面的性质?提示:改变接触面的光滑程度,即可改变物体与接触面的性质。(3)如何测量木块受到的滑动摩擦力大小?提示:用电动机带动平板小车向左运动,注意观察弹簧测力计示数,当指针位置相对稳定时,读出其示数,即为木块所受的滑动摩擦力的大小。解锚——要点归纳规律概括1.μ与接触面的材料和粗糙程度有关,两接触面确定的情况下,μ是确定的,不随压力的改变而改变。2.几种不同材料间的动摩擦因数材料动摩擦因数材料动摩擦因数钢—钢0.25钢—冰0.02木—木0.30木—冰0.03木—金属0.20橡胶轮胎—路面(干)0.71皮革—铸铁0.28木—皮带0.40起锚——典题突破学以致用【典例】科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,作出假设,制订计划并设计实验,进行实验,收集证据,分析论证,评估交流等。一位同学学习了滑动摩擦力后,怀疑滑动摩擦力的大小可能与接触面积有关,于是他准备用实验探究这个问题。(1)这位同学认为:滑动摩擦力的大小与接触面积成正比,这属于科学探究活动的__________环节。

(2)为完成本实验,需要自己制作木块,他应制作的木块是下列选项中的__________。

A.各面粗糙程度相同的正方体木块B.各面粗糙程度不相同的正方体木块C.各面粗糙程度相同、长宽高各不相等的长方体木块D.各面粗糙程度不相同、长宽高各不相等的长方体木块(3)为了测量木块与木板之间的滑动摩擦力,他设计了如图两种方案:甲是将木板固定在水平面上,用弹簧测力计水平拉动木板上的木块;乙是用弹簧测力计水平拉住木块,他水平拉动木块下的木板。你认为更利于操作的方案是__________;理由是____。

【解析】(1)这个环节是在探究前对可能的结果进行猜想和假设,属于