人教課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版必修一相互作用 摩擦力“衡水賽”一等獎(jiǎng)

第2講摩擦力知識(shí)梳理

一、靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力1.靜摩擦力:兩個(gè)有相對(duì)①運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

的物體間在接觸面上產(chǎn)生的②

阻礙

相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫靜摩擦力。2.滑動(dòng)摩擦力:兩個(gè)相對(duì)③運(yùn)動(dòng)

的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙④

相對(duì)運(yùn)動(dòng)

的力叫滑動(dòng)摩擦力。二、兩種摩擦力的對(duì)比

靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面①粗糙

(2)接觸處有②彈力

(3)兩物體有相對(duì)③運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

(仍保持相對(duì)靜止)(1)接觸面④粗糙

(2)接觸處有⑤彈力

(3)兩物體有⑥相對(duì)運(yùn)動(dòng)

大小(1)靜摩擦力Ff為被動(dòng)力,滿足0<Ff≤Fmax(2)最大靜摩擦力Fmax大小與正壓力大小有關(guān)滑動(dòng)摩擦力:Ff=μFN(μ為動(dòng)摩擦因數(shù),與接觸面

材料有關(guān),FN為正壓力)方向沿接觸面與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反沿接觸面與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反1.如圖所示,物體A置于傾斜的傳送帶上,它能隨傳送帶一起向上或向下

做勻速運(yùn)動(dòng),下列關(guān)于物體A在上述兩種情況下的受力描述,正確的是

()A.物體A隨傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)時(shí),A所受的摩擦力沿傳送帶斜向下B.物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí),A所受的摩擦力沿傳送帶斜向下C.物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí),A不受摩擦力作用D.無論物體A隨傳送帶一起向上還是向下運(yùn)動(dòng),傳送帶對(duì)物體A的作用

力均相同D答案

D由于A隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),相對(duì)靜止,由力的平衡條件知,

無論向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng),A受的靜摩擦力方向一定都是沿傳送帶斜

向上的,且大小為Ff=mgsinθ,選項(xiàng)D正確。2.如圖所示,一質(zhì)量m=0.20kg的物體,在F1、F2兩水平力作用下靜止在粗

糙的水平面上,物體與水平面間的最大靜摩擦力為0.6N。若F1為0.6N,

則F2不可能是

()

A.0.2NB.0.6NC.0.7ND.1.3N答案

D最大靜摩擦力為0.6N,F1=0.6N,則物體在三個(gè)力作用下處于

平衡狀態(tài),F2大小的范圍應(yīng)該為靜摩擦力和F1的合力大小范圍,故0≤F2

≤1.2N。D3.如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)一端固定在墻壁上,另一端與小木塊A相連,當(dāng)用

力加速抽出長(zhǎng)木板B的過程中,觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.0N,若勻

速抽出木板B,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小

()

A.一定大于3.0NB.一定小于3.0NC.一定等于3.0ND.一定為零C答案

C由于無論長(zhǎng)木板是被加速抽出還是勻速抽出,長(zhǎng)木板給小木

塊A的力均為滑動(dòng)摩擦力,大小沒有變化,而且兩種情況下小木塊均受力

平衡,所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都等于滑動(dòng)摩擦力的大小,所以兩次示數(shù)

相等,即C正確。4.如圖所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止

地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力

()

A.方向向左,大小不變

B.方向向左,逐漸減小C.方向向右,大小不變

D.方向向右,逐漸減小答案

A

B向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),則加速度方向向左,由F=ma可知,B

受到的摩擦力方向應(yīng)向左,大小不變,故A項(xiàng)正確。A深化拓展考點(diǎn)一靜摩擦力考點(diǎn)二滑動(dòng)摩擦力考點(diǎn)三摩擦力的突變深化拓展考點(diǎn)一靜摩擦力1.靜摩擦力的有無及其方向的判斷(1)假設(shè)法:假設(shè)接觸面光滑→是否相對(duì)滑動(dòng)→確定有無力及方向;(2)狀態(tài)法:運(yùn)動(dòng)狀態(tài)→平衡方程或牛頓運(yùn)動(dòng)定律→求解摩擦力;(3)相互作用:作用力

反作用力?！厩榫八夭摹そ處焸溆谩?/p>

汽車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),貨物會(huì)受到摩擦力作用嗎?2.靜摩擦力大小的計(jì)算(1)靜摩擦力的大小與使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力密切相關(guān),但與

兩接觸面間的彈力FN無直接關(guān)系。(2)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)),利用力的平衡條件求

解。(3)若有加速度時(shí),可由動(dòng)力學(xué)規(guī)律建立方程求解。

1-1

(2017北京西城期末,2)下列情景中,物體M所受摩擦力f的示意圖正

確的是

()

答案

B物體靜止在水平面上,沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),不存在摩擦力,A選項(xiàng)不符合題意;汽車停在斜坡上,受力平衡,存在沿斜坡向上的靜摩擦

力,B選項(xiàng)正確;物體貼著豎直墻面自由下落,與墻壁之間無彈力,不存在

摩擦力,C選項(xiàng)不符合題意;瓶子靜止在手中,靜摩擦力與瓶子重力平衡,

摩擦力方向豎直向上,D選項(xiàng)不符合題意。B1-2物塊靜止在固定的斜面上,分別按圖所示的方向?qū)ξ飰K施加大小

相等的力F,A中F垂直于斜面向上,B中F垂直于斜面向下,C中F豎直向

上,D中F豎直向下,施力后物塊仍然靜止,則物塊所受的靜摩擦力增大的

是

()

答案

D對(duì)物塊受力分析,由平衡條件知A、B兩種情況不會(huì)改變摩

擦力的大小,C中F豎直向上,靜摩擦力減小,D中F豎直向下,靜摩擦力由

mgsinθ變?yōu)?mg+F)sinθ,其值增大,故D對(duì)。D1-3如圖所示,物體P放在粗糙水平面上,左邊用一根輕彈簧與豎直墻

相連,物體靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度小于原長(zhǎng)。若再用一個(gè)從0開始逐漸增大

的水平力F向右拉P,直到拉動(dòng),那么在P被拉動(dòng)之前的過程中,彈簧對(duì)P的

彈力F1的大小和地面對(duì)P的摩擦力F2的大小的變化情況是

()

A.彈簧對(duì)P的彈力始終增大,地面對(duì)P的摩擦力始終減小B.彈簧對(duì)P的彈力保持不變,地面對(duì)P的摩擦力一直增大C.彈簧對(duì)P的彈力保持不變,地面對(duì)P的摩擦力先減小后增大D.彈簧對(duì)P的彈力先不變后增大,地面對(duì)P的摩擦力先增大后減小B答案

B物體P始終靜止不動(dòng),故彈簧的形變量沒有變化,彈力F1保持

不變。由力的平衡知F=F2-F1,力F逐漸增大時(shí),F2也逐漸增大,故選項(xiàng)B正

確?？键c(diǎn)二滑動(dòng)摩擦力1.滑動(dòng)摩擦力一定與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。2.計(jì)算公式:F=μFN,其中μ為動(dòng)摩擦因數(shù),它與材料、接觸面粗糙程度有

關(guān);FN為兩接觸面的正壓力,不一定等于重力。3.滑動(dòng)摩擦力的大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度、接觸面積無關(guān)。

2-1如圖所示,一物塊置于水平地面上。當(dāng)用與水平方向成60°角的力

F1拉物塊時(shí),物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)改用與水平方向成30°角的力F2推

物塊時(shí),物塊仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若F1和F2的大小相等,則物塊與地面之

間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A.

-1

B.2-

C.

-

D.1-

B答案

B由力的平衡條件,F1cos60°=μ(mg-F1·sin60°),F2cos30°=μ(mg

+F2·sin30°),又F1=F2,解得μ=2-

。故B項(xiàng)正確。2-2如圖所示,將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為θ的固定斜面上?；瑝K與

斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑

動(dòng)摩擦力大小相等,重力加速度為g,則

()A.將滑塊由靜止釋放,如果μ>tanθ,滑塊將下滑B.給滑塊沿斜面向下的初速度,如果μ<tanθ,滑塊將減速下滑C.用平行于斜面向上的力拉著滑塊向上勻速滑動(dòng),如果μ=tanθ,拉力大

小應(yīng)是2mgsinθD.用平行于斜面向下的力拉著滑塊向下勻速滑動(dòng),如果μ=tanθ,拉力大

小應(yīng)是mgsinθC答案

C

μ>tanθ時(shí),μmgcosθ>mgsinθ,滑塊將處于靜止,A錯(cuò)誤;μ<tan

θ時(shí),μmgcosθ<mgsinθ,滑塊將加速下滑,B錯(cuò)誤;μ=tanθ時(shí),μmgcosθ=mg

sinθ,在沿斜面向上的拉力作用下滑塊勻速上滑,即F拉=mgsinθ+μmg

cosθ=2mgsinθ,C正確;勻速下滑時(shí),F拉+mgsinθ=μmgcosθ,由μ=tanθ可

得F拉=0,D錯(cuò)誤。2-3如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上,與鋼板間的動(dòng)

摩擦因數(shù)為μ,由于光滑導(dǎo)槽A、B的控制,物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)

使鋼板以速度v1向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)用力F沿導(dǎo)槽的方向拉動(dòng)物體使物體以

速度v2沿導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng),則F的大小

()

A.等于μmg

B.大于μmgC.小于μmg

D.不能確定C

答案

C

物體相對(duì)鋼板既有向左的速度v1,又有垂直于v1方向的速度v2,

故物體相對(duì)鋼板的速度應(yīng)為這兩個(gè)速度的合速度v,如圖所示。物體所

受滑動(dòng)摩擦力的方向與v的方向相反。拉力F的大小與f的分力f2大小相

等,而f=μmg,故F<μmg,即C正確。

考點(diǎn)三摩擦力的突變當(dāng)物體受力或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),摩擦力常常會(huì)發(fā)生突變。摩擦力的突變,又會(huì)導(dǎo)致物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的突變,其突變的臨界點(diǎn)(時(shí)刻或位置)往往具有很深的隱蔽性。解決摩擦力的“突變”問題,關(guān)鍵是找出摩擦力發(fā)生突變的臨界點(diǎn)和臨界條件。也就是突變前后摩擦力的分界點(diǎn),再利用相應(yīng)規(guī)律分別對(duì)突變前后進(jìn)行分析求解。【情景素材·教師備用】

3-1一木塊放在水平桌面上,在水平方向上共受到三個(gè)力即F1、F2和

摩擦力作用,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示,其中F1=10N,F2=2N。若撤去力F1,則木塊受到的摩擦力為

()

A.10N,方向向左

B.6N,方向向右C.2N,方向向右

D.0答案

C當(dāng)木塊受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時(shí),由平衡

條件可知木塊所受摩擦力的大小為8N且方向向左,可知最大靜摩擦力

Ffm≥8N,當(dāng)撤去力F1后,F2=2N<Ffm,木塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可

知木塊所受的靜摩擦力與F2等大反向,C正確。C3-2

長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一鐵塊,木板由水平位置緩慢向上

轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與水平面的夾角α變大),另一端不動(dòng),如圖所示。則鐵塊受

到的摩擦力Ff隨角度α的變化圖像可能正確的是下圖中的(設(shè)最大靜摩

擦力等于滑動(dòng)摩擦力)

()

C答案

C設(shè)木板與水平面間的夾角增大到θ時(shí),鐵塊開始滑動(dòng),顯然當(dāng)α

<θ時(shí),鐵塊與木板相對(duì)靜止。由力的平衡條件可知,鐵塊受到的靜摩擦

力的大小為Ff=mgsinα;當(dāng)α≥θ時(shí)鐵塊與木板間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,

設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,由滑動(dòng)摩擦力公式得,鐵塊受到的滑動(dòng)摩擦力為Ff=μ

mgcosθ。通過上述分析知道:α<θ時(shí),靜摩擦力隨α角增大按正弦函數(shù)增

加;當(dāng)α≥θ時(shí),滑動(dòng)摩擦力隨α角增大按余弦規(guī)律減小,所以正確選項(xiàng)為

C。3-3

(2018北京海淀期中,6,6分)(多選)用如圖所示裝置研究摩擦力的變

化規(guī)律,把木塊放在水平長(zhǎng)木板上,在彈簧測(cè)力計(jì)的指針下輕放一個(gè)小

紙團(tuán),它只能被指針向左推動(dòng)。用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊,使拉

力由零緩慢增大。下列說法正確的是

()

A.木塊開始運(yùn)動(dòng)前,摩擦力逐漸增大B.當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開