摩擦力精講,典型例題、模擬試題(有答案)

1、【本講信息】教學(xué)內(nèi)容：第三節(jié)摩擦力二.教學(xué)要點：知道靜摩擦力的含義并能分析簡單的事例，知道靜摩擦力是可變的且有最大值。最大靜摩擦力與壓力成正比。 知道滑動摩擦力的含義， 能用F=卩Fn進行計算滑動摩擦力。會判斷 摩擦力的方向。三重點、難點解析：1. 靜摩擦力(1) 定義：兩個相互接觸而保持相對靜止的物體，當(dāng)它們之間存在滑動趨勢時，在它 們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對滑動的力，這種力叫靜摩擦力。(2) 產(chǎn)生條件： 兩物體相接觸； 接觸面不光滑； 兩物體間有彈力； 兩物 體間有相對運動的趨勢。(3) 大小：靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大，所以說靜摩擦力的大小由外部因素決定。當(dāng)人的水平推力增大到

2、某一值Fm時，物體就要滑動，此時靜摩擦力達到最大值，我們把Fm (或者Fmax)叫做最大靜摩擦力，故靜摩擦力的取值范圍是：0三F<Fm。說明：靜摩擦力大小與正壓力無關(guān)，但最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比。靜摩擦力可以是阻力，也可以充當(dāng)動力。最大靜摩擦力一般比滑動摩擦力大些，但有時認為二者是相等的。第1頁(4) 方向：靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。如圖1所示，靜止在斜面上的物體 m有沿斜面下滑的趨勢，所以物體受到沿斜面向上的靜 摩擦力，又如圖2所示，用力F拉水平地面上的 A板，A板及板上的物體 B保持相對靜止 做加速運動，對 B而言，對地是運動的，但相對

3、 A是靜止的?？杉僭O(shè) A、B間無摩擦力， 則A做加速運動時，B不可能隨A 一起運動，故 A、B間有摩擦力。而 B畢竟相對A有向 后運動的趨勢，所以屬受到方向與運動方向相同的靜摩擦力的作用。圖1圖2注意：運動的物體也可以受到靜摩擦力的作用，靜摩擦力的方向可以與運動方向相同， 也可以與運動方向相反，也可與運動方向不在一條直線上，如手握瓶子在水平方向上運動， 此時靜摩擦力方向豎直向上，與運動方向是垂直的。2. 滑動摩擦力(1) 定義：兩個互相接觸擠壓且發(fā)生相對運動的物體，在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙 相對運動的力，這個力叫做滑動摩擦力。(2) 產(chǎn)生條件： 兩物體接觸； 兩接觸的物體必須相互擠壓，發(fā)生形

4、變，有彈力; 兩物體間要發(fā)生相對滑動；兩接觸面不光滑。j FjiXxxxxxxxx（3） 大?。簝蓚€物體間滑動摩擦力的大小F與正壓力F成正比，即F=Fn。若將木塊放在其它物體上 （如玻璃）做相同的實驗，上式仍成立，只是比例系數(shù)不同。 說明： 叫做動摩擦因數(shù)，它只與接觸面的材料、粗糙程度有關(guān)沒有單位。動摩擦因數(shù)的大小與物體的運動速度無關(guān)，與接觸面的大小也無關(guān)。 公式F=Fn中的Fn是兩個物體表面間的壓力，稱為正壓力（垂直于接觸面的力），性質(zhì)上屬于彈力，它不是物體的重力，許多情況下需結(jié)合物體的平衡條件等加以確定。（4）方向：滑動摩擦力的方向總跟它們的接觸面相切，并且跟它們相對運動的方向相 反。注意

5、： 不要把“物體的相對運動方向”與“物體的運動方向”等同起來，在上例中， 物體A的運動方向向右，但相對接觸物 B的運動方向向左。 概念中的“相對”兩字要準 確理解，“相對”指的是研究對象相對與其接觸的物體而言； 滑動摩擦力的方向可能跟物體的運動方向相反，也可能跟運動方向相同。 在上例中，A物體所受摩擦力與運動方向相反， B物體所受地面的摩擦力與運動方向相反。3. 滾動摩擦滾動摩擦是一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦，注意：壓力相同時，滾動摩擦比滑動摩擦小很多。4. 用假設(shè)法判斷摩擦力判斷靜摩擦力是否存在，要看是否具備靜摩擦力產(chǎn)生的條件，但在通常情況下，其它條件是具備的，關(guān)鍵看物體是否有

6、相對運動趨勢。要判斷是否有相對運動趨勢，可用假設(shè)法判斷，假設(shè)法有兩種，一種是假設(shè)接觸面光滑，不存在摩擦力，看是否改變原來的運動狀態(tài)。 另一種是假設(shè)摩擦力存在，看是否改變原來的運動狀態(tài)。第一種假設(shè)往往用來判斷做變速運動的物體的靜摩擦力和有其它外力存在但物體處于 平衡狀態(tài)時的靜摩擦力。 第二種假設(shè)往往用來判斷物體不受其它外力，物體處于平衡狀態(tài)時的靜摩擦力。假設(shè)法只是判斷摩擦力的一種方法，有時還可以根據(jù)力的作用效果判斷，已知物體A做勻加速運動，說明物體A的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，因此，物體A 一定受到靜摩擦力作用，5. 摩擦力方向的判斷（1）滑動摩擦力方向的判斷“滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反

7、”是判斷滑動摩擦力方向的依據(jù)。這里要特別注意“相對運動”的含義，它是指研究對象相對于被接觸物體進行的運動，判斷滑動 摩擦力方向的具體操作程序是：選研究對象（受滑動摩擦力作用的物體）。 選跟研究對象接觸的物體為參考系。找出研究對象相對參考系的速度方向?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚺c相對運動的方向相反。（2）靜摩擦力方向的判斷“靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢的方向相反”是判斷靜摩擦力方向的依據(jù)。 這里尤其要注意“相對運動趨勢方向”的判斷，一般是采用化“靜”為“動”的思路，利用“假 設(shè)法”來判斷相對運動趨勢的方向， 即假設(shè)研究對象與被接觸物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對滑動，則其相對滑動方向便是原先的相對運動

8、趨勢方向；若它們之間不發(fā)生相對滑動，別說明它們之間原先并無相對運動趨勢。利用這種方法判斷靜摩擦力方向的操作程序是：選研究對象（受靜摩擦力作用的物體）。選跟研究對象接觸的物體為參考系。假設(shè)接觸面光滑，找出研究對象相對參考系的速度方向（即相對運動趨勢的方向）。 靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反。6. 摩擦力可充當(dāng)阻力也可充當(dāng)動力。7. 運動的物體可受靜摩擦力，靜止的物體可受滑動摩擦力物體在粗糙地面上滑動時，地面受到的摩擦力就是靜止的物體受滑動摩擦力，上述6中圖所示的物 A受摩擦力即為運動的物體受靜摩擦力。8. 摩擦力大小的計算在計算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運動情況，判明是滑動摩擦

9、力還是靜摩擦力。（1）滑動摩擦力大小的計算滑動摩擦力的大小遵從摩擦定律，即F=Fn。式中卩叫動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟兩個相關(guān)物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)；Fn是接觸面的正壓力， 它與物體的重力 G是兩種不同性質(zhì)的力，F(xiàn)n的大小、方向與G的大小、 方向均不一定相同?；瑒幽Σ亮的大小跟物體的運動速度、接觸面面積的大小沒有關(guān)系，計算滑動摩擦力的大小的關(guān)鍵是根據(jù)平衡方程或動力學(xué)方程（后面將學(xué)習(xí)）計算正壓力Fn的大小。（2）靜摩擦力大小的計算靜摩擦力問題一般應(yīng)根據(jù)物體的運動情況（靜止、勻速運動或加速運動），利用平衡方程或動力學(xué)方程（后面將學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可用二力平衡的知識）求解。靜摩擦力的大小與物體的 運

10、動情況有關(guān)，其數(shù)值在 0Fmax之間（乙為最大靜摩擦力），F(xiàn)max略大于滑動摩擦力 F,在 要求不高時，可近似認為Fmax=F。11.測定動摩擦因數(shù)（1）用彈簧秤拉著質(zhì)量為m的滑塊在水平木板上做勻速直線運動（如圖所示）。根據(jù)平衡條件可知滑塊 A受到的滑動摩擦力等于彈簧秤對滑塊的拉力F ,即通過彈簧秤的示數(shù)可求得滑動摩擦力的大小，根據(jù)卩=fy Fn=F/ mg可求得動摩擦因數(shù) 卩【典型例題】例1如圖1所示，地面上疊放著 A、B兩個物體，力F分別作用于A、B兩物體上時，A、 B均靜止，試分別分析 A、B受到的摩擦力的情況。圖1解析：（1） F作用于A物體，A相對B有向右的運動趨勢，B相對A有向左的

11、運動趨 勢，故A受到向左的靜摩擦力，其大小也等于F。B受到A給它的向右的靜摩擦力，其大小也等于F。由于A、B相對靜止，B有向右的運動的趨勢，因此 B受到地面給它的向左的 靜摩擦力F大小也等于F,如圖2所示。F 71 A jQFn圖2（2） F作用于B物體上，B相對地面有向右的運動趨勢，故 B受到地面給它的向左的靜摩擦力，大小等于 F“。而A物體若受到B物體給它的摩擦力，則不可能靜止，故A、B之間沒有摩擦力的作用。如圖 3所示。第4頁圖3點評：在判斷物體之間有無靜摩擦力時，也可以先假設(shè)兩物體之間有靜摩擦力的作用, 而實際情況與判斷的結(jié)果不符，則無此靜摩擦力。例2如圖4所示，C是水平地面，A、B是

12、兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在物體B上沿水平 方向的力，物體A和B以相同的速度做勻速直線運動。 由此可知，A、B間的動摩擦因數(shù) pi和B、C間的動摩擦因數(shù) p有可能是（A. pi=O, p=0B. pi=0,垃工 0C. 工 0, p=0D. pH 0,甩工 0nnc圖4解析：由于物體A和B在力F的作用下以相同的速度一起向右做勻速直線運動，所以B、C間一定存在滑動摩擦力，故pH 0,由于A向右做勻速直線運動，故可知 A不受水平外力的作用，即可知A、B間的摩擦力為0, A與B間既無相對運動，又無相對運動的趨勢， 故p等于零還是不等于零均可。答案：B、D點評：本題為全國高考題，旨在考查動摩擦因數(shù)與摩擦

13、力的關(guān)系。 互相接觸的物體表面 間的動摩擦因數(shù)是由互相接觸的物體的表面性質(zhì)決定的。動摩擦因數(shù)是否存在， 看其外在表面是否有摩擦力。若有摩擦表現(xiàn)出來，則動摩擦因數(shù)一定不為零；若沒有摩擦力表現(xiàn)出來，則動摩擦因數(shù)的存在就無法判斷，或者存在，或者不存在。例3重為400N的木箱放在水平地面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力是120N，動摩擦因數(shù)是0.25,如果分別用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分別是多少牛?解析：計算摩擦力時應(yīng)先判斷出是靜摩擦力還是滑動摩擦力。此題中要用水平力推動木箱，推力必須大于或等于最大靜摩擦力120N，若用70N水平力推時，物體沒有運動，此時靜摩擦力大小可由二力平衡

14、知大小為70N，當(dāng)用150N的水平力推時，物體發(fā)生相對運動，此時滑動摩擦力為：F尸f，根據(jù)豎直方向二力平衡得Fz=mg，所以F尸口 mg=C25 X400N=100N 。答案：70N; 100N點評：靜摩擦力和滑動摩擦力不同，滑動摩擦力的大小與壓力成正比，但靜摩擦力大小是0Fmax （最大靜摩擦力）之間取值，只有最大靜摩擦力Fmax才與壓力成正比。例4如圖5所示在兩塊相同的豎直木板A、B間有質(zhì)量為 m的4塊相同的磚。用兩個大小均為F的力水平壓木塊，使磚靜止不動，則第2塊磚對第3塊磚的摩擦力大小為（）A. 0B. mg / 2C. mg D. 2mg E. F 增大，2、3 間摩擦力不變AB解析

15、：選磚塊2、3為整體。如圖6所示。則2Ff1=2mg , Ffi=mg。圖6選磚塊2或3為對象，則有Ffi+Ff23=mg，即Ff23=0。若F增大，2、3間摩擦力仍為零。 答案：A點評：題中選擇研究對象時，應(yīng)對稱隔離研究對象。如選磚塊2和3整體為對象，由對稱性知：1對2的摩擦力與4對3的摩擦力必相等。若采用不對稱隔離，則分析會很復(fù)雜。【試題精煉】（答題時間：30分鐘）1. 如圖1所示，用外力F水平壓在質(zhì)量為 m的物體上（設(shè)受力 F的面絕對光滑），恰好使物體靜止，此時物體與墻之間的摩擦力為 ;如將F增大為3F，物體與墻之間的摩擦第6頁力為第7頁第#頁2. 下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正

16、確的是（）A. 靜摩擦力的方向不一定與物體運動方向相反B. 靜摩擦力的方向不可能與物體運動方向相同C. 靜摩擦力的方向可能與物體運動方向垂直D. 靜止物體所受靜摩擦力一定為零3. 一根質(zhì)量為m，長為I的均勻長方體木料，放在水平桌面上，木料與桌面間的動摩擦因數(shù)為卩，現(xiàn)用水平力F推木料，當(dāng)木料經(jīng)過如圖2所示的位置時，桌面對它的摩擦力是多少 ？第#頁第#頁比S圖2- 94. 如圖3所示，一木板B放在水平地面上，木塊 A放在B的上面，A的右端通過輕質(zhì)彈 簧固定在豎直墻壁上，用力F向左拉B,使B以速度v向左勻速運動，這時彈簧的拉力為Ft,則下面說法中正確的是（）A. 木板B受到的滑動摩擦力的大小等于Ft

17、B. 地面受到的滑動摩擦力的大小等于FtC. 若木板以2v的速度運動，木塊受到的摩擦力大小為2FtD. 若用2F的力作用在木板 B上，木塊受到的摩擦力大小仍為Ft第#頁5. 判斷下列圖4中各種情況下物體 A是否受摩擦力作用。（A和B相對靜止） A.相對地面靜止B. 一起做勻速運動C. 一起向右做勻加速運動D. 一起向右做勻速運動abC圖46. 如圖5所示，質(zhì)量為 m的木塊置于水平面上的木板上向左滑行，滑行時木板靜止，木 板質(zhì)量M=3m ,已知木板與木板間、 木板與水平面間的動摩擦因數(shù)均為卩,則在木塊滑行過程中水平面對木板的摩擦力大小為（）A. 4 pmgB. 3mg C. 2 卩 mg D.卩

18、 mg圖圖5 237. 一個重Gi=400N的小孩，坐在一塊重 G2=100N的木塊上，用一根繞過光滑定滑輪的輕 繩拉住木塊，使人和木塊處于相對靜止共同前進（圖6）。已知人的拉力 F=70N，則木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為（）A. 0.14 B. 0.28C. 0.70D. 0.35鳥耳謫6次8. 為了測量報紙和水平桌面間的動摩擦因數(shù)卩，有人認為一定要有一厚疊報紙，否則壓力太小沒法用彈簧測力計測出壓力和摩擦力。你認為只有一張報紙和彈簧測力計（當(dāng)然還可以用一些其它的物品）能否測出卩？寫出測量方法。9. 某人推著自行車前進時，地面對前輪的摩擦力為Fi,對后輪的摩擦力為 F2;該人騎著自行車前進時，地

19、面對前輪的摩擦力為 F3,對后輪的摩擦力為 F4,下列說法中正確的是（）A. F i與車前進方向相同B. F2與車前進方向相同C. F3與車前進方向相同D. F4與車前進方向相同10. 全國著名發(fā)明家鄒德俊發(fā)明了一種“吸盤式”掛衣鉤，如圖7所示，將它緊壓在平整、清潔的豎直瓷磚墻面上時，可掛上衣帽等物品。 如果掛衣鉤的吸盤壓緊時，它的圓面直徑為141m,吸盤圓面壓在墻上的的面積跟墻面完全接觸，中間未接觸部分間無空氣。10 二55已知吸盤與墻面間的動摩擦因數(shù)為0.5，則這種掛鉤最多能掛多重的物體？（大氣壓強P=1.0x 105Pa）岳1% 圖7第8頁【試題答案】1. mg; mg解析：物體受向下的

20、重力為 mg,由二力平衡條件知靜摩擦力大小也為mg,方向向上。當(dāng)推力增為3F時，物體重力不變，則靜摩擦力也不變2. A、C解析：靜摩擦力的方向用物體相對哪個方向有運動趨勢較難確定，可利用物體受到的摩擦力產(chǎn)生的效果進行判斷。靜摩擦力的方向是與物體相對運動趨勢的方向相反而不是與物體 運動方向相反，例如依靠靜摩擦力而運動的物體，其摩擦力方向與物體運動方向是相同的， 人走路就是靠靜摩擦力向前運動的。人受的靜摩擦力方向與人前進（運動）方向相同，由此 可知A正確，B、D都是錯誤的，而 C是正確的。3解析：由于木料是均勻的，故其重心在其中心即I/2處。當(dāng)木料經(jīng)過圖中所示的位置時，1/3伸出桌外，故此時木料對桌面的壓力為FN=mg。根據(jù)F=Fn可知，此時木料對桌面的摩擦力為：F=yFN=a mg由于力的作用是相互的，即摩擦力是成對出現(xiàn)的，故可知所求桌面對木料的摩擦力F'的大小為：F=F=u mg。根據(jù)木料相對桌面運動的方向向右，滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，可判斷得：所求桌面對木料的摩擦力F的方向為水平向左。4. D解析：A、B發(fā)生相對滑動，則 A、B間有滑動摩擦力。由于 B對A彈力不變，故 A、 B間的滑動摩擦力不變，與 B的運動速度