模式3：物理必修1人教版：精品预习案和导学案-物理：3.3《摩擦力》精品学案

第3节摩擦力通过传送带我们能把物体从低处运送到高处，如图所示，而物体相对传送带却静止不动；要将静止放在地面上的箱子推动，需要施加足够大的推力，如图所示发生以上现象的原因是什么呢要点一、静摩擦力1定义当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力2产生的条件1接触面是粗糙的2两物体有相对运动的趋势3两物体在接触面上有正压力弹力静摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动趋势静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍运动3方向总跟物体相对运动趋势方向相反1“相对运动趋势”指的是静摩擦力的受力者相对于施力者的运动趋势2静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但与运动方向的关系可能相同、相反、垂直，还可以成任意角度3静摩擦力的方向跟接触面相切，可做动力，也可做阻力4大小静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定静摩擦力的大小一般可以用以下方法来求1根据物体处于平衡状态时求解，F静F外2根据作用力和反作用力的关系求解3根据牛顿第二定律求解5最大静摩擦力最大静摩擦力FM是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围是0FFM1静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力大小与正压力成正比，即FM0FN，其中0为最大静摩擦因数，它取决于接触面的材料和接触面的粗糙程度2最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，0FNFN但有时认为二者是相等的，0FNFN要点二、滑动摩擦力1定义一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力1产生滑动摩擦力的条件两个物体互相接触；两接触的物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；两物体间要发生相对滑动；两接触面间不光滑2滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力3滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，但不阻碍物体的运动它可以是阻力，也可以是动力2方向总跟接触面相切，并跟物体相对运动的方向相反“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”，滑动摩擦力的方向可能与图331运动方向相同、相反，还可以成任意角度如图331所示，斜面体竖直向上运动的同时，物体A沿斜面向下匀速下滑，那么A所受的摩擦力将与A的运动方向对地成一夹角，但仍与相对滑动方向相反3大小滑动摩擦力的大小可用FFN来表示，式中F、FN、分别表示滑动摩擦力、正压力、动摩擦因数1叫动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关，它无单位2FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同3滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度、接触面积的大小没有关系4计算摩擦力时关键是根据二力平衡知识计算正压力的大小一、摩擦力的产生条件及理解例1下列关于摩擦力的说法，正确的是A相互接触的两物体间一定存在摩擦力B摩擦力总是阻碍物体的运动C相对静止的物体间，也可能存在摩擦力作用D只有静止的物体才受静摩擦力作用，运动的物体不会受静摩擦力作用解析产生摩擦力的条件是两个物体相互挤压，接触面粗糙，有相对运动或相对运动趋势，三者缺一不可，故A错误；摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，不一定阻碍物体的运动，有可能是动力，故B错误；相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势，故可能存在摩擦力的作用，故C正确；静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动，也可能受滑动摩擦力作用，同理，运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势，也有可能受到静摩擦力作用答案C1摩擦力产生的条件接触面粗糙；两个物体之间有弹力；有相对运动或相对运动趋势这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力2静摩擦力中的“静”指的是相对静止，滑动摩擦力中的“滑动”也是相对滑动，都是以施力物体为参考系的所以，静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受到静摩擦力作用3摩擦力阻碍的是受力物体相对于施力物体的相对运动或相对运动趋势，并不是阻碍物体的对地或其他参考系的运动因此，摩擦力可以是阻力，也可以是动力二、摩擦力大小的计算图334例2质量为2KG的物体，静止在水平地面上，如图334所示物体与地面间的动摩擦因数为05，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平拉力1当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大2当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大3此后若将拉力减小为5N，物体仍在滑动，地面对物体的摩擦力是多大4若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大G取10N/KG解析由于静摩擦力和滑动摩擦力的大小遵从的规律不完全相同，所以计算摩擦力时，一定要先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力最大静摩擦力FMAX大小为MG05210N10N1当拉力F5N时，FFMAX，物体滑动F滑FNMG10N3当拉力又减小为5N时，物体仍滑动，故F滑10N4当拉力撤去后，由于物体继续滑动，仍受滑动摩擦力作用F滑10N答案15N210N310N410N1计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力2静摩擦力用平衡条件计算3滑动摩擦力用FFN计算或用平衡条件计算4在没有告诉最大静摩擦力的情况下，常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题三、滑动摩擦力的大小求解例3在图335中，图335若两物体的重力分别为GA20N，GB40N，A、B间的动摩擦因数102，B与地面间的动摩擦因数204，用力F作用在B上后，A、B间，B与地面间都发生了相对滑动求各接触面间摩擦力的大小解析物体A对B的压力FNAGA20N据FFN得A、B间的滑动摩擦力F11FNA0220N4N物体A与B对地面的压力FABGAGB60N同理得F22FAB0460N24N即B与地面间的滑动摩擦力大小为24N答案AB间4NB与地面间24N1关于滑动摩擦力公式FFN，下列说法中正确的是A动摩擦因数与摩擦力F成正比，F越大，越大B动摩擦因数与正压力FN成反比，FN越大，越小C动摩擦因数与摩擦力F成正比，与正压力FN成反比D动摩擦因数的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定答案D解析动摩擦因数的大小由接触面的粗糙程度及材料决定，与摩擦力F和压力FN无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数也就确定了，即是一个定值FFN2关于摩擦力的方向，下列说法正确的是A摩擦力的方向总是与运动方向相反B滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反C滑动摩擦力一定是阻力D摩擦力的方向一定与压力的方向垂直答案D图3363如图336所示，甲、乙、丙三个物体，质量相同，与地面间的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，它们受到的摩擦力的大小关系是A三者相同B乙最大C丙最大D已知条件不够，无法比较答案D解析确定摩擦力的大小时，首先必须区分出是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为这两种摩擦力的大小确定方法不一样本题中三物体对地面的正压力的大小关系为FN乙FN丙FN甲，所以滑动摩擦力的大小关系为FF乙FF丙FF甲但最为关键的一点，三物体各处于怎样的运动状态未给出，所以本题正确选项应为D4关于摩擦力产生的条件，下列说法中正确的是A相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B相对运动的物体间一定有摩擦力C只有相互压紧且发生相对运动的物体间才有摩擦力的作用D只有相互压紧且发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力作用答案D5如图337所示，图337P是位于水平的粗糙桌面上的物块用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为M在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法中正确的是A拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面B拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面C重力和摩擦力，施力物体是地球和桌面D重力和摩擦力，施力物体是绳和桌面答案B解析以P为研究对象，水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力作用，拉力的施力物体是绳，摩擦力的施力物体是桌面6关于摩擦力，下列说法正确的是A相对运动的物体间总有摩擦力的作用B运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体一定不受滑动摩擦力作用C静摩擦力可以是动力，滑动摩擦力一定是阻力D只有相互挤压并发生相对运动或有相对运动趋势的物体间才可能有摩擦力的作用答案D图3387用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向静止，如图338所示，如果握力加倍，则手对瓶子的摩擦力A握力越大，摩擦力越大B只要瓶子不动，摩擦力大小与握力大小无关C方向由向下变成向上D手越干越粗糙，摩擦力越大答案B解析只要瓶子不动，处于静止状态，由物体的平衡条件可得手对瓶子的静摩擦力与瓶子的重力等大反向，与手对瓶子握力的大小无关，故B正确；摩擦力的方向始终向上，C错误；握力越大，手越干越粗糙，手对瓶子的最大静摩擦力越大，瓶子越不易滑脱，但并没有改变此时瓶子所受的静摩擦力大小，故A、D均错误8如图339所示，图339在01的水平面上向右运动的物体，质量为20KG在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力F作用，则物体受到的滑动摩擦力为G10N/KGA10N，向右B10N，向左C20N，向右D20N，向左答案D9一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与平面间的动摩擦因数01，试求物体在下列几种情况下受到的摩擦力1物体静止时用F8N的水平力向右拉物体；2物体静止时用F30N的水平力向右拉物体；3物体以15M/S的初速度向左运动，用F18N水平向右的力拉物体；4物体开始时静止，现对物体施加一个水平力，当拉力大小由零逐渐增大到18N时，物体受到的摩擦力是多大当拉力大小由28N逐渐减小到18N时，物体受到的摩擦力又是多大答案18N，向左220N，向左320N，向右418N20N解析物体在水平面上滑动时受到的滑动摩擦力大小FFFN01200N20N严格地说，在相同条件下，物体所受的最大静摩擦力大于滑动摩擦力，但在一般情况下，可以认为最大静摩擦力大小FM等于同样正压力下的滑动摩擦力由此可知，本题中物体所受静摩擦力的取值范围为0FM，物体相对水平面向右运动，故此时应受滑动摩擦力，大小为20N，方向水平向左3因物体相对于水平面向左运动，故受到滑动摩擦力作用，大小为20N，方向水平向右，与F18N无关4当水平拉力从零逐渐增大到18N时，物体一直静止，物体一直受静摩擦力作用且随拉力增大而增大当拉力超过20N时物体将运动，故当拉力大小由28N逐渐减小到18N时，物体仍处于运动状态，仍受滑动摩擦力，大小为20N10要将重300N的木箱在水平地面上推动，至少需要150N的水平推力，但在推动以后只需120N的水平推力就能使它匀速运动求1木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小2在木箱静止时用100N的水平力推和在木箱滑动过程中用100N的水平力推，两种情况下，木箱所受的摩擦力各为多大答案1150N120N2100N120N解析1由于使木箱在地面上运动的最小推力是150N，因此最大静摩擦力FM150N；匀速运动时，推力与滑动摩擦力平衡，因此滑动摩擦力F120N2静止时，木箱所受的摩擦力是静摩擦力，它与水平推力平衡，因此静摩擦力大小是100N滑动摩擦力大小为120N，木箱在滑动时，不论推力如何，其受到的摩擦力都是滑动摩擦力，其大小即为120N题型1关于摩擦力的理解例1下列关于摩擦力的说法，正确的是A相对运动的两物体间一定存在摩擦力B摩擦力总是阻碍物体的运动C运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反D相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力的相互作用答案D解析摩擦力产生的条件是两个物体接触且有弹力的相互作用，接触面粗糙，有相对运动或相对运动趋势，三者缺一不可，故选项A错误；相对静止的两个物体间，可能有静摩擦力的相互作用，故选项D正确；摩擦力的方向总是与相对运动或相对运动趋势的方向相反，所以，摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也不一定总是阻力，故选项B、C错误拓展探究关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是A有弹力一定有摩擦力B有摩擦力一定有弹力C摩擦力的大小和弹力大小成正比D弹力的方向一定和摩擦力方向垂直答案BD解析有弹力时若接触面光滑或无相对运动趋势，则无摩擦力，而有弹力是有摩擦力的前提条件，故A错，B正确；静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关，滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比，故C错；弹力的方向垂直接触面，而摩擦力的方向与接触面相切，因此两个力的方向垂直，故D正确摩擦力的产生条件也可归结为接触面粗糙；两物体间有弹力；两物体间有相对运动或相对运动趋势1判断摩擦力的存在可以用假设法判断静摩擦力是否存在，要看是否具备静摩擦力产生的条件，但在通常情况下，其他条件是具备的，关键看物体是否有相对运动趋势要判断是否有相对运动趋势，可用假设法判断，假设法有两种一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看是否改变原来的运动状态；另一种是假设摩擦力存在，看是否改变原来的运动状态2根据力的作用效果来判断3根据摩擦力产生的条件来判断摩擦力产生的条件是1两物体间有弹力作用；2接触面不光滑；3有相对运动或相对运动趋势4静摩擦力中的“静”和滑动摩擦力中的“动”都是相对的，指的是接触面之间的相对静止或相对运动，而不是物体对地的运动因此，静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，而运动的物体也可能受到静摩擦力作用5摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势，而不是阻碍物体对地的运动因此，摩擦力可以是阻力，也可以是动力6摩擦力的方向与接触面相切，与相对运动或相对运动趋势方向相反，但可能与物体的运动方向同向、反向或有一定夹角例如趴在匀速行驶的火车车厢后壁上的一只壁虎，受到的静摩擦力的方向竖直向上，与运动方向夹角成90题型2滑动摩擦力大小的求解例2如图331所示，重20N的物块放在水平桌面上，用F8N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动求图3311物块所受的摩擦力多大2物块和桌面间的动摩擦因数多大3当水平拉力增大到16N时，物块受到的摩擦力多大4物块在运动过程中突然撤去外力，在物块停止运动前它受到的摩擦力多大答案18N20438N48N解析1物块匀速运动时，在水平方向和竖直方向各受到两个力的作用，如右图所示，水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力FF，物块匀速运动时，这两个力大小相等，方向相反，即FFF所以物块所受的滑动摩擦力FF8N2由图可知，桌面对物块的支持力FNG20N由滑动摩擦力的公式FFFN得043当水平拉力增大到16N时，这时拉力和滑动摩擦力不再相等，应当用滑动摩擦力公式求解由FFFN，和FN都没有变所以这时的滑动摩擦力FFFN0420N8N4当去掉拉力后物块停止运动前，物块始终受到滑动摩擦力的作用FFFN，和FN均未变，FF8N拓展探究图332如图332所示，一根重为G、长为L的均匀长方体木料放在水平桌面上木料与桌面间的动摩擦因数为，现用水平力F推木料，当木料有L/3离开桌面时1桌面对它的摩擦力为多大2继续推动木料，在木料离开桌面之前，摩擦力大小是否变化3若在推动过程中，突然撤去推力，摩擦力的方向有无改变答案1G2不变3不变计算摩擦力的大小之前，首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力1滑动摩擦力大小FFN与F、FN均无关，只与接触面的性质有关，FN指正压力，并不一定等于重力当物体匀速运动时，也可由二力平衡求解2FN是两个相接触的物体间的压力，称为正压力垂直于接触面的力，性质上属于弹力它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等，也可以无任何关系3动摩擦因数的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定4滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关题型3物体的受力分析例3图333如图333所示，物体A、B和C叠放在水平桌面上，水平力FB5N、FC10N分别作用于物体B和C上，物体A、B和C仍保持静止以F1、F2、F3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则AF15N，F20，F35NBF15N，F25N，F30CF10，F25N，F35NDF10，F210N，F35N答案C解析本题分别取物体A、物体A和B整体为研究对象，取物体A为研究对象根据二力平衡可知，因为物体A处于静止状态，所以物体A在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用，若物体A受到了物体B对它的摩擦力，但又没有其他的力与这个摩擦力相平衡，则物体A将不能保持静止状态，因此，物体A没有受到物体B对它的摩擦力，所以物体A和B之间的静摩擦力F10取物体A和B整体为研究对象在水平方向上物体A和B受到了向左的拉力FB5N，而物体A和B又是静止的，根据二力平衡知识可知，物体A和B一定还受到C对它的向右的静摩擦力，其大小为F2FB5N至此，根据题目给出的四个选项可知，该题答案应选CF35N，读者可用同样的方法求出1分析一个物体受到的摩擦力的方法一看“接触”，看该物体与周围几个物体接触，最多可能有几个摩擦力二看接触面间是否有“压力”，是否有“相对运动”或“相对运动趋势”三要“分析”，综合分析物体的受力情况，结合物体的运动状态，判断物体所受摩擦力情况2判断摩擦力时，有时还会用到假设法和整体法在本题的解析中，根据实际需要，选择不同的研究对象非常重要，取物体A来研究，叫“隔离法”，把A、B看作整体来研究，叫“整体法”图3341如图334所示，皮带传输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是A物体受到与运动方向相同的摩擦力作用B传送的速度越大，物体受到的摩擦力也越大C物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关D若匀速地向下传送物体，物体所受的摩擦力沿皮带向下答案AC解析物体与皮带相对静止，两者之间存在静摩擦力，静摩擦力的大小可由平衡条件求得，静摩擦力的方向沿皮带向上，与匀速传送的速度大小及运动方向无关，A、C项正确2滑动摩擦力的大小与下列哪些因素有关A接触物的接触面积B外加拉力C对接触面的正压力D物体的运动速度答案C3关于滑动摩擦力的方向，下列说法中正确的是A滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反B滑动摩擦力总是阻碍物体的运动C滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动方向相反D滑动摩擦力总是成对出现的，如果有一个物体受到滑动摩擦力的作用，则与之接触的另一个物体表面也一定会受到滑动摩擦力的作用答案CD4水平桌面上一重为200N的物体，与桌面间的动摩擦因数为02，当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时，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A15N30N40NB15N30N80NC0N0N40ND40N40N40N答案A5运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别是F上和F下，那么它们的关系是AF上向上，F下向下，F上F下BF上向下，F下向上，F上F下CF上向上，F下向上，F上F下DF上向上，F下向下，F上F下答案C解析本题表面上看是滑动摩擦力问题，而实质上是静摩擦力问题，仔细观察后不难发现，运动员在匀速上攀或匀速下滑时，他的手与竹竿之间在握住的瞬时是静止的，尽管他的整个身体做匀速直线运动由受力分析并结合二力平衡的知识不难得出C项正确图3356如图335所示，物体A在水平推力F的作用下靠墙保持静止不动，下列说法中正确的是A由于物体A静止，所以物体A受到静摩擦力作用B物体受到静摩擦力的大小与推力F成正比C物体受到静摩擦力的大小与其重力相等D当F减小时，物体一定会下滑答案AC图3367如图336所示，甲、乙两位同学做一种特殊的“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子水平，然后各自向两侧水平收回手掌以达到拖拉凳子的目的如果甲、乙与凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳子上面放四块砖，则下列判断正