初高中物理衔接精编导学练第15讲 摩擦力（解析版）

第15讲摩擦力摩擦力1.两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力；一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力；两个相互接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力，称为静摩擦力.二、摩擦力的产生条件和方向1．产生条件：(1)物体相互接触且挤压（有弹力）；(2)发生相对运动或相对运动的趋势；(3)接触面不光滑。2．作用点：摩擦力发生在接触面上，所以摩擦力的作用点就在接触面上，但为了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一个点上，画力的示意图时，可将摩擦力作用点画在物体重心上。3．方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反，起阻力作用；有时与物体的运动方向相同，起动力作用。三、摩擦力的大小测量和影响因素1．使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法：用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据二力平衡原理，可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。根据影响滑动摩擦力的因素，通过增大压力或增大接触面粗糙程度，可以增大摩擦，通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。摩擦的利用和防止1.增大摩擦的方法：（1）增大压力；（2）增大接触面粗糙程度；（3）将滚动摩擦变为滑动摩擦。2.减小摩擦的方法：（1）减小压力；（2）减小接触面粗糙程度；（3）变滑动摩擦为滚动摩擦；（4）使接触面互相分离。【例1】对于摩擦力，下列叙述中错误的是（）A．只要两个物体接触并相互挤压，且接触面不光滑，它们之间一定产生摩擦力B．摩擦力是阻碍物体运动的力C．摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同D．静止的物体不可能受到摩擦力的作用【答案】ABD【详解】A．两个物体接触并相互挤压，且接触面不光滑，物体间若没有发生相对运动或相对运动趋势，则物体间就不会产生摩擦力，故A错误，符合题意；BC．人走路时，脚用力向后蹬地，相对地面有向后滑动的趋势，地面对脚产生向前的摩擦力，使人向前走，摩擦力的方向与物体运动的方向相同，该摩擦力是人前进的动力，故B错误，符合题意；C正确，不符合题意；D．静止在斜面上的物体，受到沿斜面向上的摩擦力的作用，故D错误，符合题意。故选ABD。【例2】下列做法中为了減小有害摩擦的是（）A．鞋底和轮胎上都刻有花纹 B．定期给机器的转动轴承加润滑油C．骑自行车刹车时用力捏车闸 D．下大雪后，在结冰的路面上撒煤渣【答案】B【详解】A．鞋底和轮胎上都刻有花纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故A不符合题意；B．定期给机器的转动轴承加润滑油，是通过使接触面脱离的方法来减小摩擦力，故B符合题意；C．自行车刹车时用力捏刹车装置，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，故C不符合题意；D．下雪后，在结冰的路面上撒煤渣，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故D不符合题意。故选B。【例3】如图，是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。

（1）本次实验前，应在________方向上对弹簧测力计进行调零；（2）如图-1，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，木块受到的拉力大小___________（选填“大于”“小于”或“等于”）木块受到的滑动摩擦力大小；（3）如图-1，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做速度大小不同的匀速直线运动。发现弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小__________（选填“有关”或“无关”）；（4）如图-2，在木块上加放钩码，沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动。改变钩码的数量，多次实验后得出结论：其他条件一定时，压力越大，滑动摩擦力越_________。【答案】水平等于无关大【详解】（1）[1]因为需要测量水平方向上摩擦力的大小，所以实验前首先应按水平方向对弹簧测力计进行调零，即测力前要使指针对准零刻度线。（2）[2]只有沿水平方向拉着木块做匀速直线运动，木块在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大小。（3）[3]滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，当接触面的粗糙程度相同和压力大小相等，无论木块匀速直线运动的速度怎样变化，其受到的滑动摩擦力的大小始终不变。（4）[4]从图2实验知，接触面的粗糙程度相同，压力不同，且压力越大，测力计示数越大，滑动摩擦力越大，所得结论的是：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。【初高中变化】初高中物理中对摩擦力的定义、摩擦力的产生条件以及摩擦力的方向等问题的表述基本上是一致的。但是在高中物理中对滑动摩擦力大小的定量计算有了明确的公式，同时对静摩擦力的要求也是非常高，并且对静摩擦力大小计算也和初中不一样，需要通过平衡条件或者运动状态情况求出，并且对最大静摩擦力大小的求解也有相应的公式，一般认为等于滑动摩擦力的大小。一、滑动摩擦力1.定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。2.滑动摩擦力产生的条件：两物体接触面粗糙、有弹力、发生相对运动。注意：有弹力，不一定有摩擦力；有摩擦力，一定有弹力。方向：（1）沿着接触面，跟物体相对运动的方向相反。不一定与运动方向相反（2）滑动摩擦力方向的判断：4.大小：（1）公式：Ff＝μFN，其中FN表示接触面上压力的大小，μ为动摩擦因数。（2）动摩擦因数μ跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关，没有单位。注意：FN是正压力，其大小不一定等于物体的重力。（3）二力平衡法：物体匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。【例1】如图，木板静止在水平面上，当木块在木板上滑动时，木块对木板的压力为，木块所受木板的滑动摩擦力为，木块与木板间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（）A．与接触面的材料和粗糙程度无关B．由可知，与的值成正比，与的值成反比C．由可知，的值与成反比D．的方向与木板垂直，的方向与木块的运动方向相反【答案】D【详解】A．与接触面的材料和粗糙程度有关，A错误；B．为两接触面间的一种固有属性与和大小无关，B错误；C．由可知，当一定时，动摩擦因数越大，滑动摩擦力越大，即的值与成正比，C错误；D．根据弹力的特性可得的方向与木板垂直，根据滑动摩擦力的特性可知的方向与木块的运动方向相反，D正确。故选D。【例2】在水平力F的作用下，重为mg的物体沿竖直墙壁匀速下滑，如图所示。设物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为（）A．μF B．μF+mg C．mg D．【答案】AC【详解】由题意可知，物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，由可知，物体所受的摩擦力的大小为竖直方向平衡可得故选AC。二、静摩擦力1.定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫作静摩擦力。2.静摩擦力的产生条件：两物体接触面粗糙、有弹力、具有相对运动趋势。3.方向：（1）沿着接触面，跟物体相对运动趋势的方向相反。“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的苗头，但还未发生相对运动。（2）静摩擦力方向的两种判断方法假设法假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，即物体相对运动趋势的方向，静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反二力平衡法当物体受静摩擦力处于平衡状态时，可根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向3.静摩擦力的大小(1)范围：0＜F≤Fmax。最大静摩擦力与正压力成正比。一般情况下，最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，为分析问题方便，可认为二者相等。(2)计算：物体匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。4.对摩擦力中“三个方向”“两个阻碍”的理解(1)运动方向：一般指物体相对于地面的运动方向。(2)相对运动方向：指滑动摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动方向。(3)相对运动趋势方向：指静摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动趋势方向。(4)阻碍：滑动摩擦力阻碍的是相对运动，静摩擦力阻碍的是相对运动趋势，但它们不一定阻碍物体的运动，即它们都可以作动力，也可以作阻力。【例3】如图所示，A、B两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上，下端放在水平地面上处于静止状态，悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于两杆所受摩擦力情况。下列说法正确的是（接触面粗糙）（

）A．A、B杆都受静摩擦力B．A、B杆都不受静摩擦力C．A杆受静摩擦力、B杆不受静摩擦力D．A杆一定受静摩擦力、B杆可能受静摩擦力【答案】C【详解】A杆的绳子拉力在水平方向有水平向左的分力，根据平衡条件可知地面给A杆一个水平向右的静摩擦力，B杆只受重力、绳子的拉力或地面的支持力，都在竖直方向，水平方向没有摩擦力作用，所以ABD错误；C正确；故选C。【例4】重量为100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知（）A．木箱与地板间的最大静摩擦力为30NB．木箱与地板间的动摩擦因数为0.35C．若用34N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是34ND．若用20N的水平推力推滑动的木箱，木箱所受的摩擦力是20N【答案】C【详解】A．因至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动，则木箱与地板间的最大静摩擦力为fm=35N，选项A错误；B．木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动，可知滑动摩擦力为f=30N，则木箱与地板间的动摩擦因数为选项B错误；C．若用34N的水平推力推静止的木箱，则因为34N<fm则木箱仍静止不动，则所受的摩擦力是34N，选项C正确；D．若用20N的水平推力推滑动的木箱，木箱所受的摩擦力为滑动摩擦力，则大小是30N，选项D错误。故选C。1．如图所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是（

）A．容器受到的摩擦力不变 B．容器受到的摩擦力逐渐增大C．容器受到的摩擦力逐渐减小 D．水平力F必须逐渐增大【答案】B【详解】ABC．由题知容器始终保持静止状态，受力平衡，所受的摩擦力等于容器和水的总重力，所以容器受到的摩擦力逐渐增大，AC错误B正确；D．水平方向上受力平衡，墙面对容器的弹力若初始时最大静摩擦力大于重力时，力F可能不变，若最大静摩擦力等于重力时F要增大，弹力随之增大，D错误。故选B。2．如图所示,把一重为G的物块，用一水平方向的推力（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙上，t=0时刻物块静止在墙壁上，一段时间后物块才沿墙壁向下滑动，则从t=0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是图中的（

）

A．

B．

C．

D．

【答案】D【详解】物块静止在墙壁上时受力平衡，在竖直方向上只受两个力，物块所受的静摩擦力和重力平衡，则有当减小到某个值时，物块和墙壁间的最大静摩擦力等于重力；之后物块下滑，物块受到摩擦力从最大静摩擦力突变为滑动摩擦力（滑动摩擦力小于最大静摩擦力），物块和墙壁间的正压力为物块受到的滑动摩擦力为可知物块受到的滑动摩擦力随时间均匀减小。故选D。3．如图甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为5kg的木箱，木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（）A．木箱所受的最大静摩擦力fm=21NB．木箱所受的最大静摩擦力fm=20NC．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21D．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2【答案】A【详解】AB．由图可知，木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大，最大静摩擦力为当推力F大于21N后，静摩擦力变为滑动摩擦力，其大小为故A正确，B错误；CD．木箱与地面间的动摩擦因数为故CD错误。故选A。4．如图所示，一木块重为10N，在F=4N的水平拉力作用下向右以1m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，则下列说法中正确的是（）A．木块与水平面间的动摩擦因数为0.2B．当木块以2m/s的速度向右做匀速直线运动时，木块受到的摩擦力大小为4NC．当木块以6m/s的速度向右做匀速直线运动时，它需要的水平拉力大于12ND．当用8N的水平拉力使木块向右运动时，木块受到的摩擦力为8N【答案】B【详解】A．重为10N木块在F=4N水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，则；FN=G=10N由所以木块与水平面间的动摩擦因数故A错误。BC．木块以不同的速度向右做匀速直线运动，木块受到的滑动摩擦力不变；拉力不变，故B正确，C错误；D．当用8N的水平拉力使木块向右运动时，木块受到的滑动摩擦力f=μFN=4N故D错误。故选B。5．如图一女孩在健身器材上爬杆玩耍，女孩（）A．缓慢向上攀爬过程中受到的摩擦力方向是向上的B．缓慢下滑过程中受到的摩擦力方向是向下的C．抱住竖直杆不动时，抱得越紧所受摩擦力越大D．抱住竖直杆下滑速度越大时受到的摩擦力越大【答案】A【详解】AB．缓慢向上攀爬过程中和缓慢下滑过程中受到的摩擦力方向都是向上的，B错误，A正确；C．抱住竖直杆不动时，抱得越紧所受的摩擦力都还是等于女孩的重力，C错误；D．抱住竖直杆下滑速度越大时受到的摩擦力还是等于女孩的重力，D错误。故选A。6．笔、墨、纸、砚，是中国独有的书法绘画工具（书画用具）。在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按。如图所示，某同学在水平桌面上平铺一张白纸用毛笔练习长横写法，为防止打滑，他在白纸的左边缘处放置一块镇纸，如图所示。该同学向右行笔过程中，下列说法正确的是（）

A．镇纸对白纸有摩擦力，方向向左B．毛笔对白纸有摩擦力，方向向左C．桌面对白纸有摩擦力，方向向左D．桌面与白纸之间可能没有摩擦力【答案】C【详解】A．镇纸相对白纸无运动趋势，则镇纸对白纸无摩擦力，选项A错误；B．毛笔相对白纸向右运动，则毛笔对白纸有摩擦力，方向向右，选项B错误；CD．因毛笔对白纸有向右的摩擦力，则桌面对白纸有方向向左的摩擦力，选项C正确，D错误。故选C。7．如图所示，一男生与一女生拔河，男生最终赢得胜利，以下说法正确的是（）A．男生拉女生的力比女生拉男生的力大B．男生拉女生的力等于女生拉男生的力C．地面给男生的最大静摩擦力比地面给女生的最大静摩擦力大D．地面给男生的最大静摩擦力等于地面给女生的最大静摩擦力【答案】BC【详解】AB．男生拉女生的力与女生拉男生的力是一对相互作用力，大小相等，故A错误，B正确；CD．男生最终赢得胜利，说明女生发生了运动，而男生静止，则地面给男生的最大静摩擦力大于女生拉男生的力，地面给女士的最大静摩擦力小于男生拉女生的力，故地面给男生的最大静摩擦力比地面给女生的最大静摩擦力大，故C正确，D错误。故选BC。8．某同学利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在粗糙的木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F-t图像如图乙所示。增加物块上的钩码