（人教版）必修第一册高一物理同步导学案3.2 摩擦力（解析版）

第2节摩擦力【知识梳理】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.方向：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。3.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。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.方向：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趋势，但还未发生相对运动。3.大小随外力的变化而变化，当外力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值Fmax，我们把Fmax叫作最大静摩擦力。静摩擦力的取值范围为0＜F≤Fmax。【方法突破】一、对滑动摩擦力的理解■方法归纳1.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。2.滑动摩擦力方向的判断：可以假设接触面光滑，看物体的相对运动方向，然后再根据滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，判断出滑动摩擦力的方向。3.滑动摩擦力大小的计算方法(1)公式法：由Ff＝μFN计算。注意：FN是正压力，其大小不一定等于物体的重力。(2)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。注意：物体静止时也可能受到滑动摩擦力。【例1】关于滑动摩擦力的产生的说法中，正确的是（）A．相互接触且发生相对运动的物体间不一定能产生滑动摩擦力B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力D．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用【答案】AD【解析】AD．滑动摩擦力产生的条件是相互接触、相互挤压、接触面粗糙并有相对运动，所以只有相互接触且发生相对运动的物体间不一定产生滑动摩擦力，由此可知，有摩擦力一定会受到弹力作用，故AD正确；B．静止的物体可能受到滑动摩擦力作用，例如：一物体在粗糙的静止的斜面上下滑的过程中，静止的斜面受到物体的滑动摩擦力作用，故B错误；C．受弹力作用的物体不一定会受到滑动摩擦力作用，还需要接触面粗糙和有相对运动，故C错误。故选AD。【针对训练1】某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为的物块用轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，传感器记录的图像如图乙所示，重力加速度大小，下列说法正确的是（）A．当长木板相对物块滑动后，一定向左做匀加速直线运动B．向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同C．物块受到的滑动摩擦力大小约为D．物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2【答案】D【解析】A．当长木板相对物块滑动后，当拉力等于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀速直线运动，当拉力大于木板与物块间的滑动摩擦力时木板向左做匀加速直线运动，A错误；B．由于物块处于静止，由平衡条件可知，图像反应的是物块与木板间摩擦力的变化规律，而向左拉长木板的力由外界决定，两者无必然关系，B错误；C．如图所示，当拉力几乎不变时与物块受到的滑动摩擦力大小相等，约为，C错误；D．由滑动摩擦力定义可得，物块与长木板间的动摩擦因数为D正确。故选D。二、对静摩擦力的理解■方法归纳1.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。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2】关于静摩擦力的说法，下列正确的是（）A．静摩擦的方向总是与物体的相对运动的趋势方向相同B．静摩擦的方向总是与物体的相对运动的趋势方向相反C．两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用D．受静摩擦力作用的物体一定是静止的【答案】B【解析】AB．静摩擦力的方向总是与物体的相对运动的趋势方向相反，故A错误，B正确；C．两个相对静止的物体之间不一定有静摩擦力的作用，要满足静摩擦力产生的条件才会有静摩擦力，故C错误；D．运动的物体也可能受静摩擦力，比如在水平路面上，汽车启动时，车厢地板上的物体会受到静摩擦力的作用，故D错误。故选B。【针对训练2】如图所示，一质量的物块放在粗糙水平面上，同时受到、的水平推力作用处于静止状态，物块与水平面的动摩擦系数为。某时刻若仅撤去，则木块（）A．向左做匀速运动B．仍处于静止状态C．受到的摩擦力大小为，方向水平向左D．受到的摩擦力大小为，方向水平向右【答案】B【解析】开始时物块受到静摩擦力为f=F1-F2=5N方向向左，可知物体与地面间的最大静摩擦力不小于5N；若仅撤去，则因F2=5N不大于最大静摩擦力，可知物体静止，受到的摩擦力大小为，方向水平向右。故选B。【对点检测】随堂检测1．把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙面上（如图），从t=0开始，物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下列图中的哪一个（）A． B． C． D．【答案】B【解析】推力开始物体竖直滑动为正比例函数，当Ff增加到大于G时，物体开始减速，Ff继续增大，当速度减为零时，物体静止，此时摩擦力为静摩擦力，大小等于物体的重力且不再变化。故选B。2．关于摩擦力，下面的说法中正确的是（）A．相互接触的物体之间一定存在摩擦力B．两个物体之间存在摩擦力时，彼此之间一定有弹力C．只有运动的物体才受到摩擦力的作用，静止的物体不受摩擦力作用D．滑动摩擦力的方向与物体运动的方向相反【答案】B【解析】A．两个互相接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，就是摩擦力。如果两个物体接触面光滑，则没有摩擦力，故A错误；B．从摩擦力和弹力产生的条件知，有摩擦力必有弹力，有弹力不一定有摩擦力，故B正确；C．对于静止的物体，只要和其他物体接触时有运动的趋势，其也会受到摩擦力的作用，故C错误；D．滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反，可能与物体的运动方向相同，故D错误。故选B。3．如图所示，用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，此时瓶子受到的摩擦力为，则下列说法正确的是（）A．手越粗糙，则摩擦力一定越大B．握力越大，则摩擦力一定越大C．握力越大，则瓶子从手中滑落就越困难D．只要瓶子不动，摩擦力大小与握力大小无关【答案】D【解析】对瓶子受力分析，可知竖直方向二力平衡，即摩擦力与重力等大反向。故选D。4．《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，铁夹与球接触面保持竖直，则（）A．若小球在空中处于静止状态，小球受到的静摩擦力方向竖直向下B．若小球在空中处于静止状态，小球受到的摩擦力与重力大小相等C．若小球在空中处于静止状态，增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大D．若铁夹夹金属小球一起水平移动，小球受到的是滑动摩擦力【答案】B【解析】AB．对小球受力分析可知，小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用。根据平衡条件可知，小球在竖直方向上，受到的摩擦力与重力大小相等，方向相反，A错误，B正确；C．增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不变，C错误；D．若水平移动铁兲，由于小球在竖直方向受力始终平衡，且没有相对运动，故小球受到的还是静摩擦力，D错误。故选B。课后检测1．下列关于摩擦力的说法中，错误的是（）A．两物体间有摩擦力，一定有弹力，且摩擦力的方向和它们的弹力方向垂直B．滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以相反C．在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力，且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度D．两物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比【答案】D【解析】A．两物体间有摩擦力，一定有弹力，且摩擦力的方向和它们的弹力方向垂直，故A正确；B．滑动摩擦力不一定阻碍物体的运动，其方向与不一定物体的运动方向相反，比如物体轻轻放在水平传送带上时，滑动摩擦力与物体的运动方向相同，推动物体运动，但滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动，其方向与物体的相对运动方向相反，故B正确；C．受静摩擦力作用的物体一定与相接触的物体保持相对静止，但两物体可能是运动的，在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力;静摩擦力要求两个物体保持相对静止，与它们的运动的方向无关，则其的方向可以与运动方向成任意角度，故C正确；D．滑动摩擦力大小跟压力成正比，而静摩擦力与压力不一定成正比，故D错误。故选D。2．如图所示，在水平面上有质量20kg的物体，正在向右运动，运动过程中还受一水平向左，大小为10N的外力F的作用，则物体所受的摩擦力为（已知动摩擦因数为0.1，g取10N/kg）（）A．10N向右 B．10N向左 C．20N向右 D．20N向左【答案】D【解析】由于物体向右运动，因此物体所受摩擦力的方向水平向左，由滑动摩擦力公式可得故选D。3．如图所示，传送带将物体由低处匀速送往高处，关于物体的受力情况下列说法正确的是（）A．两个力，竖直向下的重力，竖直向上的支持力B．三个力，竖直向下的重力，垂直皮带向上的支持力，沿皮带向下的静摩擦力C．三个力，竖直向上的重力，垂直皮带向下的支持力，沿皮带向上的静摩擦力D．三个力，竖直向下的重力，垂直于皮带向上的支持力，沿皮带向上的静摩擦力【答案】D【解析】物体由低处匀速运动到高处，受力平衡，对物体受力分析可知，物体一定受竖直向下的重力，垂直于皮带向上的支持力，沿皮带向上的静摩擦力的作用，在三个力的作用下，物体处于平衡状态，因此这三个力平衡，故D正确，ABC错误。故选D。4．如图所示，小军沿水平方向推一只放置在水平地面上较大的木箱，甲图中他用了50N的力推，结果木箱不动，此时木箱受到的摩擦力为F1；乙图中他将力增大到100N木箱恰好被推动，此时木箱受到的摩擦力为F2；丙图中小军把木箱推跑了，此时木箱受到的摩擦力为F3。若木箱对地面的压力为400N，木箱与地面的动摩擦因数为0.2，则（）

A．F1＝0N，F2＝100N，F3＝400N B．F1＝50N，F2＝100N，F3＝400NC．F1＝50N，F2＝100N，F3＝80N D．F1＝0N，F2＝100N，F3＝80N【答案】C【解析】甲图中他用了50N的力推，结果木箱不动，则此时木箱受到的静摩擦力F1与推力相等，即F1=50N；乙图中他将力增大到100N木箱恰好被推动，此时木箱受到的静摩擦力达到最大，摩擦力仍等于推力，即F2=100N；丙图中小军把木箱推跑了，此时木箱受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为F3=μmg=80N故选C。5．如图一女孩在健身器材上爬杆玩耍，女孩（）A．抱住竖直杆不动时，抱得越紧所受摩擦力越大B．抱住竖直杆不动时，抱得越紧二者间的最大静摩擦力越大C．缓慢下滑过程中受到的摩擦力方向是向下的D．缓慢向上攀爬过程中受到的摩擦力方向是向上的【答案】BD【解析】AB．当女孩抱住竖直杆不动时，女孩处于平衡状态，女孩受到的的重力与静摩擦力大小相等，抱得越紧女孩受到的静摩擦力大小不変，但是二者之间的弹力增大，导致最大静摩擦力增大，故A错误，B正确；C．女孩缓慢下滑过程中受到的摩擦力方向与相对运动方向相反，方向竖直向上，故C错；D．女孩缓慢上爬的过程中，手相对于杆有向下运动的趋势，则此过程中女孩受到的静摩擦力方向向上，故D正确。故选BD。6．如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，若水平作用力F作用于B上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（）A．A、B之间无摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向左C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右【答案】A【解析】对于A物体，受重力和B对它的支持力，假设A受B给它的静摩擦力，则A不能保持匀速运动。根据力的相互作用可知，B对A无摩擦力，所以A对B也无摩擦力。对A、B组成的整体分析可知，地面对B有向右的滑动摩擦力，故A正确，BCD错误。故选A。7．如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A的上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是（）A．若v1>v2，则B所受的滑动摩擦力水平向左B．若v1>v2，则B所受的滑动摩擦力水平向右C．若v1<v2，则B所受的滑动摩擦力水平向左D．若v1<v2，则B所受的滑动摩擦力水平向右【答案】BC【解析】AB．若v1>v2，物块B相对木板A水平向左运动，则B所受的滑动摩擦力水平向右，故A错误，B正确；CD．若v1<v2，物块B相对木板A水平向右运动，则B所受的滑动摩擦力水平向左，故C正确，D错误。故选BC。8．如图所示，在水平力F作用下，质量为m的物体沿竖直墙以加速度a加速下滑，若物体与墙壁的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为（）A．μmg B．μF+mg C．μF D．mg-ma【答案】CD【解析】ABC．物体对墙壁的压力为F，物体向下滑动，故物体受到向上的滑动摩擦力为μF；故AB错误，C正确；D．物体匀加速下滑，由牛顿第二定律可得mg-f＝ma解得f＝mg-ma故D正确；故选CD。【提升训练】1．如图所示，只有B物体左面是光滑的，其余各接触面都是粗糙的。如果用水平力F将物体A和B压紧在竖直墙上不动，则物体A受到的摩擦力的情况是（）A．左、右都受向上的摩擦力B．左侧受向上的摩擦力，右侧受向下的摩擦力C．左、右都受向下的摩擦力D．左侧受向下的摩擦力，右侧受向上的摩擦力【答案】D【解析】B物体左面是光滑的，说明B左侧只受水平力F的作用，B右侧受到向上的摩擦力，与其重力平衡，A物体左侧受B右侧施加的向下的摩擦力，A还受到向下的重力，则A物体右侧一定受向上的摩擦力，ABC错误，D正确。故选D。2．打印机是现代办公不可或缺的设备，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”，进纸系统的结构如图所示．设图中刚好有10张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸匀速向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为，工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。重力加速度为g，打印机正常工作时，下列说法正确的是（）A．第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左B．第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为C．第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为D．要做到“每次只进一张纸”，应要求【答案】C【解析】A．因为是搓纸轮带动第一张向右运动，第1张纸上表面受到搓纸轮施加的摩擦力f，方向向右，选项A错误；D．第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力，方向向左，即有，F为