摩擦力精講,典型例題、模擬試題

1、第 頁第 頁【本講信息】教學(xué)內(nèi)容：第三節(jié)摩擦力教學(xué)要點(diǎn)：知道靜摩擦力的含義并能分析簡(jiǎn)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(dòng)摩擦力的含義，能用F=uFn進(jìn)行計(jì)算滑動(dòng)摩擦力。會(huì)判斷摩擦力的方向。重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：靜摩擦力（1）定義：兩個(gè)相互接觸而保持相對(duì)靜止的物體，當(dāng)它們之間存在滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙物體間相對(duì)滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。（3）大?。红o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某一值Fm時(shí)，物體就要滑

2、動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力達(dá)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：OWFvFm。mlUdAm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(dòng)力。最大靜摩擦力一般比滑動(dòng)摩擦力大些，但有時(shí)認(rèn)為二者是相等的。（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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(shì)，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(duì)靜止做加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)B而言，對(duì)地是運(yùn)動(dòng)的，但相對(duì)A是靜止的。可假設(shè)A、B間無摩擦力，則A

3、做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，B不可能隨A一起運(yùn)動(dòng)，故A、B間有摩擦力。而B畢竟相對(duì)A有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以屬受到方向與運(yùn)動(dòng)方向相同的靜摩擦力的作用。注意：運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向相同，也可以與運(yùn)動(dòng)方向相反，也可與運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上，如手握瓶子在水平方向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力方向豎直向上，與運(yùn)動(dòng)方向是垂直的?；瑒?dòng)摩擦力（1）定義：兩個(gè)互相接觸擠壓且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這個(gè)力叫做滑動(dòng)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)生形變，有彈力;兩物體間要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；兩接觸面不光滑。（3）大?。簝蓚€(gè)物體間滑動(dòng)摩擦

4、力的大小F與正壓力F成正比，即FFN。若將木塊放在其它物體上（如玻璃）做相同的實(shí)驗(yàn)，上式仍成立，只是比例系數(shù)卩不同。說明：叫做動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，與接觸面的大小也無關(guān)。公式FFN中的Fn是兩個(gè)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(dòng)摩擦力的方向總跟它們的接觸面相切，并且跟它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。注意：不要把“物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”與“物體的運(yùn)動(dòng)方向”等同起來，在上例中,物體A的運(yùn)動(dòng)方向向右，但相對(duì)接觸物B的運(yùn)動(dòng)方向向左。概念

5、中的“相對(duì)”兩字要準(zhǔn)確理解，“相對(duì)”指的是研究對(duì)象相對(duì)與其接觸的物體而言；滑動(dòng)摩擦力的方向可能跟物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，也可能跟運(yùn)動(dòng)方向相同。在上例中，A物體所受摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反，B物體所受地面的摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反。滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦是一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦，注意：壓力相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小很多。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)鍵看物體是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。要判斷是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，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?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。另一種是假設(shè)摩擦力存在

6、，看是否改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第一種假設(shè)往往用來判斷做變速運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)的靜摩擦力。假設(shè)法只是判斷摩擦力的一種方法，有時(shí)還可以根據(jù)力的作用效果判斷，已知物體A做勻加速運(yùn)動(dòng)，說明物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，因此，物體A一定受到靜摩擦力作用，摩擦力方向的判斷（1）滑動(dòng)摩擦力方向的判斷“滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”是判斷滑動(dòng)摩擦力方向的依據(jù)。這里要特別注意“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的含義，它是指研究對(duì)象相對(duì)于被接觸物體進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，判斷滑動(dòng)摩擦力方向的具體操作程序是：選研究對(duì)象（受滑動(dòng)摩擦力作

7、用的物體）。選跟研究對(duì)象接觸的物體為參考系。找出研究對(duì)象相對(duì)參考系的速度方向?；瑒?dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向”的判斷，一般是采用化“靜”為“動(dòng)”的思路，利用“假設(shè)法”來判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，即假設(shè)研究對(duì)象與被接觸物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則其相對(duì)滑動(dòng)方向便是原先的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向；若它們之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，別說明它們之間原先并無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。利用這種方法判斷靜摩擦力方向的操作程序是：選研究對(duì)象（受靜摩擦力作用的物體）。選跟研究對(duì)象接觸的物體為參考

8、系。假設(shè)接觸面光滑，找出研究對(duì)象相對(duì)參考系的速度方向（即相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向）。靜摩擦力的第 頁第 #頁方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。If丘七B7777F7777777777777第 頁第 頁摩擦力可充當(dāng)阻力也可充當(dāng)動(dòng)力。運(yùn)動(dòng)的物體可受靜摩擦力，靜止的物體可受滑動(dòng)摩擦力物體在粗糙地面上滑動(dòng)時(shí)，地面受到的摩擦力就是靜止的物體受滑動(dòng)摩擦力，上述6中圖所示的物A受摩擦力即為運(yùn)動(dòng)的物體受靜摩擦力。摩擦力大小的計(jì)算在計(jì)算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，判明是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力。（1）滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小遵從摩擦定律，即F=Fno式中叫動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟兩個(gè)相關(guān)物體的材

9、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?dòng)摩擦力F的大小跟物體的運(yùn)動(dòng)速度、接觸面面積的大小沒有關(guān)系，計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小的關(guān)鍵是根據(jù)平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程（后面將學(xué)習(xí)）計(jì)算正壓力fn的大小。（2）靜摩擦力大小的計(jì)算靜摩擦力問題一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況（靜止、勻速運(yùn)動(dòng)或加速運(yùn)動(dòng)），利用平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程（后面將學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可用二力平衡的知識(shí)）求解。靜摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，其數(shù)值在0F之間（乙為最大靜摩擦力），F(xiàn)略大于滑動(dòng)摩擦力F,在maxmax要求不高時(shí)，可近似認(rèn)為F=F。max11.測(cè)定動(dòng)摩擦

10、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(yùn)動(dòng)（如圖所示）根據(jù)平衡條件可知滑塊A受到的滑動(dòng)摩擦力等于彈簧秤對(duì)滑塊的拉力F，即通過彈簧秤的示數(shù)可求得滑動(dòng)摩擦力的大小，根據(jù)=F/Fn=F/mg可求得動(dòng)摩擦因數(shù)卩?！镜湫屠}】例1如圖1所示，地面上疊放著A、B兩個(gè)物體，力F分別作用于A、B兩物體上時(shí)，A、B均靜止，試分別分析A、B受到的摩擦力的情況。解析：（1）F作用于A物體，A相對(duì)B有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，B相對(duì)A有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，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(duì)靜止，B有向右的運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此B受到地面給它的向左的靜摩

11、擦力F，大小也等于F,如圖2所示。圖2（2）F作用于B物體上，B相對(duì)地面有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，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。圖3點(diǎn)評(píng)：在判斷物體之間有無靜摩擦力時(shí)，也可以先假設(shè)兩物體之間有靜摩擦力的作用,而實(shí)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是兩個(gè)長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)。由此可知，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)2有可能是（）B.1=0，2工0D.工0,2工0和B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)A.1=0，2=0C.嚴(yán)

12、0,2=0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(yùn)動(dòng)，所以B、C間一定存在滑動(dòng)摩擦力，故2工0，由于A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(duì)運(yùn)動(dòng)，又無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故等于零還是不等于零均可。答案：B、D點(diǎn)評(píng)：本題為全國(guó)高考題，旨在考查動(dòng)摩擦因數(shù)與摩擦力的關(guān)系?；ハ嘟佑|的物體表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是由互相接觸的物體的表面性質(zhì)決定的。動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)一定不為零；若沒有摩擦力表現(xiàn)出來,則動(dòng)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

13、在水平地面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力是120N,動(dòng)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(jì)算摩擦力時(shí)應(yīng)先判斷出是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。此題中要用水平力推動(dòng)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(shí)，物體沒有運(yùn)動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力大小可由二力平衡知大小為70N,當(dāng)用150N的水平力推時(shí)，物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑動(dòng)摩擦力為：F=Fn，根據(jù)豎直方向二力平衡得FN=mg，所以F=mg=0.25X400N=100N。答案：70N；100N點(diǎn)評(píng)：靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力不同，滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力成正比，但靜摩擦力大小是0F

14、（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。maxmax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(gè)大小均為F的力水平壓木塊，使磚靜止不動(dòng)，則第2塊磚對(duì)第3塊磚的摩擦力大小為（）A.0B.mg/2C.mgD.2mgE.F增大，2、3間摩擦力不變解析：選磚塊2、3為整體。如mg，F(xiàn)f1=mg第 #頁第 #頁第 #頁第 #頁選磚塊2或3為對(duì)象，則有Ff1+Ff23=答案：A芋，即牛3=0。若F增大，2、3間摩擦力仍為零。點(diǎn)評(píng)：題中選擇研究對(duì)象時(shí)，應(yīng)對(duì)稱隔離研究對(duì)象。如選磚塊2和3整體為對(duì)象，由對(duì)稱性知：1對(duì)2的摩擦力與4對(duì)3的摩擦力必相等。若采用

15、不對(duì)稱隔離，則分析會(huì)很復(fù)雜?！驹囶}精煉】（答題時(shí)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(duì)光滑），恰好使物體靜止，此時(shí)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 頁第 #頁力為第 #頁第 #頁第 #頁第 #頁下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正確的是（）靜摩擦力的方向不一定與物體運(yùn)動(dòng)方向相反靜摩擦力的方向不可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同靜摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直靜止物體所受靜摩擦力一定為零一根質(zhì)量為m,長(zhǎng)為的均勻長(zhǎng)方體木料，放在水平桌面上，木料與桌面間的動(dòng)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(shí)，桌面對(duì)它的摩擦力

16、是多少?第 #頁第 #頁Ft摩擦力大小為2F.圖3:5.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A.相對(duì)地面靜止C.一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng)B相對(duì)靜止）一起勻做運(yùn)勻速運(yùn)動(dòng)6.如圖5所示，質(zhì)量為m的木塊置于板質(zhì)量M=3m,已知木板與木板間、木板的木板上向左滑行，滑行時(shí)木板靜止，木間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為卩，則在木塊滑行過以速度v向左勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)彈簧的拉力為如圖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FT，則下面說法中正確的是（）木板B受到的滑動(dòng)摩擦力的大小等于地面受到的滑動(dòng)摩擦力的大小等于F.若木板以2v的速度運(yùn)動(dòng)，木塊受到

17、的若用2F的力作用在木板B上，木塊受到的摩擦力大小仍為F.第 #頁第 #頁程中水平面對(duì)木板的摩擦力大小為（）第 頁A.4mgB.3mgC.2mgD.mg圖57.一個(gè)重G1=400N的小孩，坐在一塊重10ON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(duì)靜止共同前進(jìn)（圖6）。已知人的拉力F=70N,則木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（A.0.14B.0.28C.0.70D.0.35圖6動(dòng)摩擦因數(shù)卩，口摩擦力。你認(rèn)刊?寫出測(cè)量方法地面對(duì)前輪的摩擦力為rt?認(rèn)為一定要有一厚疊報(bào)紙，否則壓L為只有一張報(bào)紙和彈簧測(cè)力計(jì)（當(dāng)然還可為了測(cè)量報(bào)紙和水平桌面間力太小沒法用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出壓以用一些其它

18、的物品）能否測(cè)岀某人推著自行車前進(jìn)時(shí)，出自行車前進(jìn)時(shí)，地面對(duì)前輪的摩擦力為f3,對(duì)后輪的摩擦力為f4,下列說法中正確的是（A.片與車前進(jìn)方向相同B.F2與車前進(jìn)方向相同C.F3與車前進(jìn)方向相同DIJ）全國(guó)著名發(fā)明家鄒德俊發(fā)明了一種清潔的豎直瓷磚墻面上時(shí)，可掛上衣帽等物品。如果掛衣鉤的吸盤壓緊時(shí)，它的圓面直徑為對(duì)后輪的摩擦力為f2；該人騎著）方向相同掛衣鉤，如圖7所示，將它緊壓在平整、141礙m，吸盤圓面壓在墻上的5的面積跟墻面完全接觸，中間5未接觸部分間無空氣。已知吸盤與墻面間的動(dòng)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(qiáng)P=1.0X105Pa）圖7第 頁【試題答案】mg；mg

19、解析：物體受向下的重力為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(shí)，物體重力不變，則靜摩擦力也不變A、C解析：靜摩擦力的方向用物體相對(duì)哪個(gè)方向有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)較難確定，可利用物體受到的摩擦力產(chǎn)生的效果進(jìn)行判斷。靜摩擦力的方向是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反而不是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，例如依靠靜摩擦力而運(yùn)動(dòng)的物體，其摩擦力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向是相同的，人走路就是靠靜摩擦力向前運(yùn)動(dòng)的。人受的靜摩擦力方向與人前進(jìn)（運(yùn)動(dòng)）方向相同，由此可知A正確，B、D都是錯(cuò)誤的，而C是正確的。解析：由于木料是均勻的，故其重心在其中心即1/2處。當(dāng)木料經(jīng)過圖中所示的位置時(shí)，1/3伸出桌外，故此時(shí)木料對(duì)桌面的壓力為FN=mg。根據(jù)F=Fn可知，此時(shí)木料對(duì)桌面的摩擦力為：F=FN=mg。由于力的作用是相互的，即摩擦力是成對(duì)出現(xiàn)的，故可知所求桌面對(duì)木料的摩擦力F的大小為：F=F=mg。根據(jù)木料相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的方向向右，滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，可判斷得：所求桌面對(duì)木料的摩擦力F的方向?yàn)樗较蜃?。D解析：A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則A、B間有滑