人教版高中物理必修一3.2 摩擦力（原卷版） 講義

2020-2021學(xué)年高一物理卓越同步講義（新教材人教A版必修第一冊）第三章相互作用--力第2節(jié)摩擦力一、知識點(diǎn)歸納知識點(diǎn)一對靜摩擦力的理解和應(yīng)用1．靜摩擦力產(chǎn)生的條件(1)接觸面是粗糙的．(2)兩物體相對靜止但存在相對運(yùn)動趨勢．(3)兩物體在接觸面上有壓力(彈力)．摩擦力與彈力的存在關(guān)系：兩物體間有摩擦力時，必有彈力；而兩物體間有彈力時，不一定有摩擦力．2．對“相對運(yùn)動趨勢”的理解(1)相對運(yùn)動趨勢，是指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運(yùn)動的可能，但還處于相對靜止?fàn)顟B(tài)．(2)相對運(yùn)動趨勢的方向，是指假設(shè)接觸面光滑時，物體將要發(fā)生相對運(yùn)動的方向．3．判斷靜摩擦力的有無的方法(1)條件判斷法：接觸面之間有彈力、粗糙且有相對運(yùn)動趨勢．(2)假設(shè)法：4．靜摩擦力的方向判定方法直接法對于相對運(yùn)動趨勢比較明顯的情況，可以根據(jù)“靜摩擦力的方向沿著接觸面，與相對運(yùn)動趨勢的方向相反”直接判斷假設(shè)法假設(shè)接觸面是光滑的，判斷物體將向哪個方向滑動，從而確定相對運(yùn)動趨勢的方向，進(jìn)而判斷出靜摩擦力的方向狀態(tài)法當(dāng)物體受力處于平衡狀態(tài)時，根據(jù)二力平衡，判斷出靜摩擦力的方向力的作用效果法如果相互接觸的物體間存在靜摩擦力，則必有相應(yīng)的作用效果，或平衡其他作用力或改變受力物體的運(yùn)動狀態(tài)，可利用作用效果確定靜摩擦力的方向力的相互性法若甲、乙兩物體間有靜摩擦力，并且能判斷出甲對乙的靜摩擦力的方向，則乙對甲的靜摩擦力的方向與甲對乙的靜摩擦力的方向相反5.靜摩擦力的大小靜摩擦力的大小范圍為0<F≤Fmax，靜摩擦力隨外力的變化而變化，一般根據(jù)物體的受力情況和平衡條件求解．知識點(diǎn)二滑動摩擦力1．滑動摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體相互接觸擠壓．(2)物體間的接觸面不光滑．(3)兩物體間存在相對運(yùn)動．“相對運(yùn)動”的含義：滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運(yùn)動的兩個物體之間，但并不意味著受滑動摩擦力的物體相對于地面是運(yùn)動的，即受到滑動摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動．2．滑動摩擦力的方向(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對運(yùn)動的方向相反．(2)與物體的運(yùn)動方向可能相同，也可能相反．3．滑動摩擦力的大小公式法F＝μFN(1)正壓力FN是物體與接觸面間的壓力，不一定等于物體的重力，F(xiàn)N的大小根據(jù)物體的受力情況確定(2)動摩擦因數(shù)μ與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，而與物體間的壓力、接觸面的大小無關(guān)二力平衡法物體處于平衡狀態(tài)(勻速直線運(yùn)動或靜止)時，根據(jù)二力平衡條件求解二、題型分析題型一對靜摩擦力的理解【例1】(2019-2020學(xué)年·湖南高一期末)關(guān)于靜摩擦力，下列說法中正確的是()A．兩個表面粗糙的物體，只要直接接觸就會產(chǎn)生靜摩擦力B．靜摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動C．靜摩擦力的方向跟物體間相對運(yùn)動趨勢的方向相反D．兩個物體之間的靜摩擦力總是一個定值題型二對靜摩擦力的有無和方向的判斷【例2】判斷各圖中物體A是否受摩擦力作用(A和B相對靜止)；若有，判斷A受的摩擦力沿什么方向？(1)圖a中A、B相對地面靜止；(2)圖b中A、B相對地面靜止；(3)圖c中A、B一起向右做勻速直線運(yùn)動；(4)圖d中A、B一起向右做勻速直線運(yùn)動．【方法總結(jié)】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【變式】(2019-2020學(xué)年·保山騰沖校級期末)如圖所示，桿的上端用細(xì)繩吊在天花板上的O點(diǎn)，下端放在水平面上，且桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則地面對桿的摩擦力方向向左的是()題型三靜摩擦力的計(jì)算【例3】如圖所示，一質(zhì)量M＝2kg的物體放在動摩擦因數(shù)μ＝0.2的粗糙水平面上，用一條質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩繞過定滑輪和一只m0＝0.1kg的小桶相連．已知M與水平面間的最大靜摩擦力Fm＝4.5N，滑輪的摩擦不計(jì)，g＝10N/kg，求在以下情況中M受到的摩擦力的大?。?1)只掛m0，處于靜止?fàn)顟B(tài)時；(2)只掛m0，但在M上再放一個M′＝3kg的物體時；(3)只在桶內(nèi)加入m1＝0.33kg的沙子時．【例2】(2019-2020學(xué)年·如皋月考)下列各圖中所有接觸面都是光滑的，P、Q兩球之間不存在彈力的是()題型四對滑動摩擦力的理解【例4】(多選)有關(guān)滑動摩擦力，下列說法中正確的有()A．有正壓力一定有滑動摩擦力B．有滑動摩擦力一定有正壓力C．滑動摩擦力總是與接觸面上的正壓力垂直D．只有運(yùn)動的物體才受滑動摩擦力作用【變式1】．(2019-2020學(xué)年·曲阜校級期中)關(guān)于滑動摩擦力公式F＝μFN，下列說法中正確的是()A．公式中的壓力FN一定等于物體重力的大小B．由μ＝eq\f(F,FN)，可知動摩擦因數(shù)μ與滑動摩擦力F成正比，與壓力FN成反比C．由F＝μFN可知，若μ一定，F(xiàn)與FN成正比D．F的大小是由μ和FN決定的，還與接觸面的大小有關(guān)【變式2】如圖所示，汽車B在水平路面上以相對于地面的速度v1向右運(yùn)動，車上的貨物A以相對于地面的速度v2向右運(yùn)動．下列判斷正確的是()A．若v1<v2，貨物A受到了汽車B所施加的向右的滑動摩擦力B．若v1<v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力C．若v1>v2，貨物A受到了汽車B所施加的向左的滑動摩擦力D．若v1>v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力題型五對滑動摩擦力的計(jì)算【例4】(2019-2020學(xué)年·衡水高一檢測)質(zhì)量為2kg的物體，靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等．現(xiàn)給物體一水平拉力(g取10m/s2)，問：(1)當(dāng)拉力大小為5N時，地面對物體的摩擦力是多少？(2)當(dāng)拉力大小為12N時，地面對物體的摩擦力是多少？(3)此后若將拉力減小為5N(物體仍在滑動)，地面對物體的摩擦力是多少？(4)若撤去拉力，在物體繼續(xù)滑動的過程中，地面對物體的摩擦力是多少？【變式】(2019-2020學(xué)年·中山校級一模)如圖所示，物體A重40N，物體B重20N，A與B、A與地的動摩擦因數(shù)相同，物體B用細(xì)繩系住，當(dāng)水平力F＝32N時，才能將A勻速拉出，求接觸面間的動摩擦因數(shù)．三、課堂檢測1.(2019-2020學(xué)年·西城校級期中)下列哪些措施是為了減小摩擦力()A．在軸承中滴潤滑油B．輪胎表面有花紋狀的溝槽C．自行車剎車時用力捏閘D．冰雪天氣地面上撒沙鋪草2.如圖所示，若小貓沿樹勻速攀上和勻速下滑，它所受的摩擦力分別是F1和F2，則()A．F1向下，F(xiàn)2向上，且F1＝F2B．F1向下，F(xiàn)2向上，且F1>F2C．F1向上，F(xiàn)2向上，且F1＝F2D．F1向上，F(xiàn)2向下，且F1＝F23．(2019-2020學(xué)年·青羊校級月考)關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了“四條不一定”，其中說法錯誤的是()A．摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動方向相同B．靜摩擦力的方向不一定與運(yùn)動方向共線C．受靜摩擦力或滑動摩擦力的物體不一定靜止或運(yùn)動D．靜摩擦力一定是阻力，滑動摩擦力不一定是阻力4.(多選)用手握住一個油瓶(瓶始終處于豎直方向)，如圖所示．下列說法中正確的有()A．瓶中油越多，手必須握得越緊B．手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大C．不管手握得有多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的D．以上說法都正確5.如圖所示，一輛汽車在平直公路上，車上有一木箱．試判斷下列情況中，木箱所受的摩擦力及其方向．(1)汽車由靜止加速運(yùn)動時(木箱和車面無相對滑動)；(2)汽車剎車時(二者無相對滑動)；(3)汽車勻速運(yùn)動時(二者無相對滑動)；(4)汽車剎車，木箱在車上向前滑動時；(5)汽車在勻速行駛中突然加速，木箱在車上滑動時．四、課后提升作業(yè)一、選擇題1．(2019-2020學(xué)年·慈溪高一期末)1．下列有關(guān)摩擦力的說法正確的是()A．一個物體靜止在另一個物體的表面上，它們之間沒有靜摩擦力B．滑動摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動方向相反C．摩擦力可以是阻力也可以是動力D．由公式μ＝eq\f(F,FN)可以看出，μ與F成正比，與FN成反比2．(2019-2020學(xué)年·揚(yáng)州期末)下列圖片中的人或物體沒有利用摩擦力的是()3.水平的皮帶傳送裝置如圖所示，皮帶的速度保持不變，將物體輕輕地放在A點(diǎn)，開始時物體在皮帶上滑動，當(dāng)它到達(dá)位置C時停止滑動，隨后隨皮帶一起勻速運(yùn)動，直至傳送到B點(diǎn)，在傳送過程中，該物體受到的摩擦力情況是()A．在AC段受到水平向左的滑動摩擦力B．在AC段受到水平向右的滑動摩擦力C．在CB段不受靜摩擦力D．在CB段受到水平向右的靜摩擦力4．關(guān)于動摩擦因數(shù)，下列說法中正確的是()A．由滑動摩擦力公式可推出動摩擦因數(shù)μ與正壓力FN成正比B．相同的條件下，接觸面積越大，動摩擦因數(shù)越大C．動摩擦因數(shù)只與接觸面的粗糙程度、相互接觸的物體的材料有關(guān)D．生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們：物體運(yùn)動越快摩擦力越大，則物體表面的動摩擦因數(shù)μ與速度大小成正比5．(2019-2020學(xué)年·南京學(xué)業(yè)考試)如圖所示，在粗糙的水平地面上，一物塊與彈簧連接．先用水平向右的力拉彈簧，物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，地面對物塊的摩擦力大小為f.增大拉力F，使彈簧伸長量為原來的2倍，物塊仍保持靜止，此時地面對物塊的摩擦力大小為()A．0B．fC．2fD．3f6.（多選）(2019-2020學(xué)年·長春高一期末)《中國制造2025》是國家實(shí)施強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)，智能機(jī)器制造是一個重要方向，其中智能機(jī)械臂已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域．如圖所示，一機(jī)械臂鐵夾豎直夾起一個金屬小球，小球在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，鐵夾與球接觸面保持豎直，則()A．小球受到的摩擦力方向豎直向上B．小球受到的摩擦力與重力大小相等C．若增大鐵夾對小球的壓力，小球受到的摩擦力變大D．若鐵夾水平向右加速移動，小球受到的摩擦力變大7．(2019-2020學(xué)年·鄭州高一月考)甲圖中小明用60N的水平力推木箱，沒推動，此時木箱受的摩擦力為F1；乙圖中小明用100N的水平力恰好能推動木箱，此時木箱受的摩擦力為F2；丙圖中小明把木箱推動了，此時木箱受的摩擦力為F3.已知木箱對地面的壓力為300N，木箱與地面間動摩擦因數(shù)為0.3，則F1、F2、F3的大小分別為()A．60N，100N，90N B．0，100N，300NC．60N，100N，300N D．0，100N，90N8．(2019-2020學(xué)年·沭陽高一校級月考)冰壺比賽的冰道表面覆蓋著特制的微小顆粒．如圖所示，比賽時運(yùn)動員常在冰壺滑行的前方用冰刷快速擦刷冰面，使冰壺滑得更遠(yuǎn)．設(shè)冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為μ，受到的滑動摩擦力為f，則冰道被擦刷后()A．μ和f都增大 B．μ和f都減小C．μ增大，f減小 D．μ減小，f增大9．(2019-2020學(xué)年·石景山期末)用如圖所示裝置研究摩擦力的變化規(guī)律，把木塊放在水平長木板上，在彈簧測力計(jì)的指針下輕放一個小紙團(tuán)，它只能被指針向左推動．用彈簧測力計(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)動前，摩擦力可以用公式F＝μFN計(jì)算B．該實(shí)驗(yàn)裝置可以記錄最大靜摩擦力的大小C．木塊開始運(yùn)動前，拉力小于摩擦力D．當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時木塊開始移動，運(yùn)動過程中木塊受到的摩擦力會越來越大10．（多選）(2019-2020學(xué)年·贛州月考)如圖甲所示，一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為10kg的木箱，木箱所受的摩擦力f與F的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，下列說法正確的是()A．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝21NB．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝20NC．木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.21D．木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2二、非選擇題11．如圖所示，一重為40N的木塊原來靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時受到兩個方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13N，F(xiàn)2＝6N，已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：(1)木塊受到的摩擦力的大小和方向；(2)當(dāng)只將F1撤去時，木塊受到的摩擦力的大小和方向；(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木塊受到的摩擦力的大小和方向．12．如圖所示，輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)k＝20N/cm，用其拉著一個重