2019年高考物理雙基突破 專題08 摩擦力精講

1、2019年高考物理雙基突破 專題08 摩擦力精講專題八摩擦力（精講）一、滑動摩擦力1滑動摩擦力的定義與條件（）1定義：一個物體在另一個物體表面上相對于另一個物體滑動時，所受到的阻礙它相對滑動的力。（2）產(chǎn)生的條件：相互接觸，接觸面不光滑；接觸處有彈力；兩物體間存在相對運動。說明：三個條件缺一不可，特別要注意“相對”的理解。2滑動摩擦力的方向（1）方向：與接觸面相切，與物體接觸面之間的彈力方向垂直，并且跟物體相對運動的方向相反。（2）區(qū)別：“相對運動趨勢方向”、“相對運動方向”和“運動方向”“相對運動趨勢方向”是指物體有相對于參考物體沿某個方向運動的傾向，而實際上不一定沿該方向運動，可理解為“如

2、果物體不受靜摩擦力作用時的運動方向”。“相對運動方向”通常是指物體相對于參考物體運動的方向，在研究摩擦力時此參考物體一般指摩擦力的施力物體?！斑\動方向”通常是指物體相對于地面運動的方向。如用傳送帶勻速向上傳送物體，若不受摩擦力物體將會沿傳送帶滑下，故物體有“沿傳送帶向下運動的趨勢”，實際上并沒有沿傳送帶向下運動，物體相對于傳送帶是靜止的，而物體的運動方向是斜向上的。如圖所示，木塊B在長木板A上運動，A在水平面上運動。若v1>v2，則B相對A向右運動，B受到方向向左的滑動摩擦力f1作用，此時滑動摩擦力f1的方向與運動方向相反；若v1<v2，則B相對A向左運動，B受到方向向右的滑動摩擦

3、力f2作用，此時滑動摩擦力f2的方向與運動方向相同。（3）作用效果：總是阻礙物體間的相對運動，但不一定阻礙物體的運動。它可以是動力（和運動方向相同、做正功），也可以是阻力（和運動方向相反、做負功）。3滑動摩擦力大小的計算（1）公式法：FFN?！绢}1】三個質(zhì)量相同的物體，與水平桌面的動摩擦因數(shù)相同，由于所受的水平力不同，A做勻速運動，B做加速運動，C做減速運動，那么，它們受到的摩擦力的大小關(guān)系應(yīng)是AFC>FA>FBBFC<FA<FBCFAFBFCD不能比較大小【答案】C【解析】由FFN知F的大小只與和FN有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，故C正確。計算摩擦力時的三點注意首先分清

4、摩擦力的性質(zhì)，因為只有滑動摩擦力才有公式FFN，靜摩擦力通常只能用平衡條件或牛頓定律來求解；公式FfFN中的FN為兩接觸面間的正壓力，與物體的重力沒有必然聯(lián)系，不一定等于物體的重力；為動摩擦因數(shù)，與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面積、速度大小均無關(guān)?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c接觸面的大小、物體運動的速度和加速度無關(guān)，只由動摩擦因數(shù)和正壓力兩個因素決定。（2）狀態(tài)法：若未知，可結(jié)合物體的運動狀態(tài)和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律求解滑動摩擦力的大小?！绢}2】如圖所示，物體B疊放在物體A上，A、B的質(zhì)量均為m，且上、下表面均與斜面平行，它們以共同速度沿傾角為的固定斜面C勻速下滑，則AA、B間沒

5、有靜摩擦力BA受到B的靜摩擦力方向沿斜面向上CA受到斜面的滑動摩擦力大小為2mgsinDA與B間的動摩擦因數(shù)tan【答案】C【題3】一塊質(zhì)量均勻分布的長方體木塊按圖甲、乙、丙所示的三種方式在同一水平面上運動，其中甲圖中木塊做勻速運動，乙圖中木塊做勻加速運動，丙圖中木塊側(cè)立在水平面上做與甲圖相同的運動。則下列關(guān)于甲、乙、丙三圖中木塊所受滑動摩擦力大小關(guān)系的判斷正確的是AFf甲Ff乙<Ff丙BFf甲Ff丙<Ff乙CFf甲Ff乙Ff丙DFf丙<Ff甲<Ff乙【答案】C二、靜摩擦力1靜摩擦力的定義與條件（1）定義：兩個相互接觸而保持相對靜止的物體，當(dāng)它們之間存在相對運動趨勢而沒

6、有相對運動時，在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對運動趨勢的力，這種力叫做靜摩擦力。對定義中關(guān)鍵詞的理解：“相對靜止”有兩層含義：一是兩個物體都靜止，二是兩個物體都做方向相同、速度相同的運動?！跋鄬\動趨勢”是指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運動的可能，但還處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。相對運動趨勢既可由外力引起，也可由接觸物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變而引起，如圖所示的箱子靜置于在水平公路上行駛的平板車上，顯然箱子在水平方向上不受其他外力的作用，當(dāng)平板車勻速前進時，箱子與平板車之間沒有相對運動趨勢，故無靜摩擦力。當(dāng)平板車加速、減速、轉(zhuǎn)彎時，箱子相對于平板車分別有向后、向前、向外的相對運動趨勢。“阻礙”：說

7、明了靜摩擦力的作用效果，阻礙物體間的相對運動趨勢靜摩擦力既可與物體的運動方向相同作動力，也可與物體的運動方向相反作阻力。（2）產(chǎn)生條件：兩物體相互接觸，接觸面不光滑；接觸處有彈力；兩物體相對靜止（兩物體間沒有位置變化）但存在相對運動趨勢。只有以上三個條件同時滿足，才能確定靜摩擦力的存在。2靜摩擦力的方向（1）總是跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反，與物體接觸面之間的彈力方向垂直?！跋鄬\動趨勢”指的是靜摩擦力的受力物體相對于施力物體的運動趨勢。但不一定阻礙物體的運動。（2）作用效果：總是阻礙物體間的相對運動趨勢，但不一定阻礙物體的運動。它可以是動力（和運動方向相同、做正功），也可以

8、是阻力（和運動方向相反、做負功），還可能和運動方向垂直（不做功）?；蚺c運動方和成一夾角。（3）絕對不能認(rèn)為：靜止的物體受到的摩擦力是靜摩擦力，運動物體受到的摩擦力是滑動摩擦力。靜摩擦力是相對靜止的物體之間的摩擦力，受靜摩擦力作用的物體不一定靜止。但一定與施力物體保持相對靜止?！绢}4】下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正確的是A靜摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反B靜摩擦力的方向不可能與物體的運動方向相同C靜摩擦力的方向既可能與物體的運動方向相反，也可能與物體的運動方向相同D靜止的物體所受靜摩擦力一定為零【答案】C【題5】（多選）人握住旗桿勻速上爬，則下列說法正確的是A人受到的摩擦力的方向是

9、沿桿向下的B人受到的摩擦力的方向是沿桿向上的C人握旗桿用力越大，人受的摩擦力也越大D人握旗桿用力越大，并不會使人受的摩擦力增大【答案】BD【解析】人的手與旗桿是相對靜止的，人受到的是靜摩擦力，方向沿桿向上，由二力平衡可知，摩擦力大小始終等于人的重力大小，故B、D正確。3靜摩擦力大小計算靜摩擦力大小沒有確定的取值，也無確定的運算公式，只能在零到最大值之間取值，等于使物體產(chǎn)生相對運動趨勢的外力的大小。與相對運動趨勢的強弱有關(guān)，趨勢越強，靜摩擦力越大，但不能超過最大靜摩擦力，即0ffm。跟接觸面相互擠壓力FN無直接關(guān)系。具體大小可由物體的運動狀態(tài)結(jié)合動力學(xué)規(guī)律求解。靜摩擦力只能應(yīng)用平衡條件或牛頓第二

10、定律求解。（1）利用力的平衡條件來求解其大小：若物體處于平衡狀態(tài)，分析沿接觸面其它力（除靜摩擦力）的合力，若合力為零，則靜摩擦力不存在；若合力不為零，一定存在靜摩擦力，且靜摩擦力的大小等于合力，方向與合力方向相反。（2）若物體處于非平衡狀態(tài)，則利用牛頓運動定律來判斷靜摩擦力的有無、方向及大小。物體有加速度時，若只有摩擦力，則Ffma。若除摩擦力外，物體還受其他力，則F合ma，先求合力再求摩擦力。（3）最大靜摩擦力fmax。是物體將要發(fā)生相對運動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力。fmax略大于滑動摩擦力Ff，為方便起見，解題時如無特殊說明，可認(rèn)為fmax=Ff。fmax的數(shù)值跟相互接觸的兩物體的材料、接觸

11、面的粗糙程度有關(guān)，跟正壓力成正比，但靜摩擦力的數(shù)值與正壓力大小不成正比?！绢}6】如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的木板上滑行，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為1，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為2，木板一直靜止，那么木板所受地面的摩擦力大小為A1MgB2mgC1（mM）gD1Mg2mg【答案】B【題7】如圖所示，小車的質(zhì)量為m0，人的質(zhì)量為m，人用恒力F拉繩，若人和小車保持相對靜止，不計繩和滑輪質(zhì)量及小車與地面間的摩擦，則小車對人的摩擦力可能是A0BF，方向向右CF，方向向左DF，方向向右【答案】ACD【解析】假設(shè)小車對人的靜摩擦力方向向右，先對整體分析受力有2F（m0m)）a，再隔離出人，對人分析受力

12、有FFfma，解得FfF，若m0>m，則和假設(shè)的情況相同，D正確；若m0m，則靜摩擦力為零，A正確；若m0<m，則靜摩擦力方向向左，C正確?！绢}8】一質(zhì)量為m的小物體在水平推力F的作用下，靜止在質(zhì)量為M的梯形木塊的左上方，梯形木塊在水平地面上保持靜止，如圖所示，下列說法正確的是A小物體可能受三個力的作用B梯形木塊與小物體間的彈力可能為零C地面與梯形木塊間的摩擦力大小為FD地面對梯形木塊的支持力小于（mM）g【答案】AC【題9】如圖所示，兩個等大反向的水平力F分別作用在物體B、C上，物體A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，各接觸面與水平地面平行。物體A、C間的摩擦力大小為Ff1，物體B、C間的

13、摩擦力大小為Ff2，物體C與地面間的摩擦力大小為Ff3，則AFf10，F(xiàn)f20，F(xiàn)f30BFf10，F(xiàn)f2F，F(xiàn)f30CFf1F，F(xiàn)f20，F(xiàn)f30DFf10，F(xiàn)f2F，F(xiàn)f3F【答案】B【解析】首先從整體的角度考慮，由于是兩個等大、反向的力分別作用在系統(tǒng)上，所以物體C與地面間的摩擦力大小Ff30；其次分析物體A的受力情況，物體A靜止于物體C上，所以物體A、C間的摩擦力大小Ff1也為零；最后分析物體B的受力情況，顯而易見，物體B、C間的摩擦力大小Ff2F。4關(guān)于計算摩擦力大小的三點注意（1）首先分清所求的是靜摩擦力還是滑動摩擦力。（2）在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔

14、離法進行分析。（3）滑動摩擦力的大小與物體的運動速度無關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān)?！绢}10】（多選）如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，長木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為1，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為2。下列說法正確的是A木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mgB木板受到地面的摩擦力的大小一定是2（mM）gC當(dāng)F>2（mM）g時，木板便會開始運動D無論怎樣改變F的大小，木板都不可能運動【答案】AD【題11】（多選）如圖甲、乙所示，傾角為的斜面上放置一滑塊M，在滑塊M上放置一個質(zhì)量為m的物塊，M和m相對靜止，一起沿斜面勻速下滑，下列說

15、法正確的是A圖甲中物塊m受到摩擦力B圖乙中物塊m受到摩擦力C圖甲中物塊m受到水平向左的摩擦力D圖乙中物塊m受到與斜面平行向上的摩擦力【答案】BD【解析】對圖甲：設(shè)m受到摩擦力，則物塊m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向與接觸面相切，方向水平，則物體m受力將不平衡，與題中條件矛盾，故假設(shè)不成立，A、C錯誤。對圖乙：設(shè)物塊m不受摩擦力，由于m勻速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力與接觸面垂直，故重力、支持力不可能平衡，則假設(shè)不成立，由受力分析知：m受到與斜面平行向上的摩擦力，B、D正確。（3）靜摩擦力的有無及方向的判斷方法靜摩擦力的方向沿著

16、兩物體接觸面的切線，與相對運動趨勢的方向相反，而相對運動趨勢的方向又難以判斷，這就使靜摩擦力方向的判斷成為一個難點。判斷靜摩擦力的方向常用下列方法：方法1：假設(shè)法假設(shè)法有兩種，一種是假設(shè)物體間接觸面光滑，若物體間不發(fā)生相對滑動，則物體間無相對運動趨勢，故無靜摩擦力作用；若物體間發(fā)生相對滑動，則物體間有相對運動趨勢，故有靜摩擦力作用，其方向與相對運動趨勢的方向相反。另一種是假設(shè)摩擦力存在，看所研究物體是否改變原來的運動狀態(tài)。方法2：狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的方向。首先弄清物體運動狀態(tài)（是平衡狀態(tài)，加速或減速狀態(tài)），分析出除摩擦力外的其它力，看是否能維持這個運動狀態(tài)，若不能維

17、持，說明一定受摩擦力，根據(jù)平衡條件或牛頓定律，即可判斷出靜摩擦力的方向。應(yīng)用“狀態(tài)法”解題時應(yīng)注意的問題狀態(tài)法是分析判斷靜摩擦力有無及方向、大小的常用方法,用該方法可以不必分析物體相對運動的趨勢，使模糊不清的問題明朗化，復(fù)雜的問題簡單化在使用狀態(tài)法處理問題時，需注意以下兩點：明確物體的運動狀態(tài)，分析物體的受力情況，根據(jù)平衡方程或牛頓第二定律求解靜摩擦力的大小和方向。靜摩擦力的方向與物體的運動方向沒有必然關(guān)系，可能相同，也可能相反，還可能成一定的夾角?！绢}12】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動，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

18、送帶一起向上運動時，A所受的摩擦力沿斜面向下B物體A隨傳送帶一起向下運動時，A所受的摩擦力沿斜面向下C物體A隨傳送帶一起向下運動時，A不受摩擦力作用D無論A隨傳送帶一起向上還是向下運動，傳送帶對物體A的作用力均相同【答案】D【題13】如圖，傾角為的斜面體C置于水平地面上，小物體B置于斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接，連接B的一段細繩與斜面平行，已知A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則AB受C的摩擦力一定不為零BC受地面的摩擦力一定為零CC有沿地面向右滑的趨勢，一定受到地面向左的摩擦力D將細繩剪斷而B依然靜止在斜面上，此時地面對C的摩擦力水平向左【答案】C方法3：牛頓第三定律法先確定受力較

19、少的物體受到的靜摩擦力的方向，再利用牛頓第三定律（即作用力與反作用力的關(guān)系）來判斷。此法關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“相互作用”確定另一物體受到的靜摩擦力的方向?！绢}14】位于斜面上的物體m在沿斜面向上的力F的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力的方向A沿斜面向上B沿斜面向下C可能沒有摩擦力D以上三種情況都有可能【答案】D【解析】物體受到重力G、支持力N、推力F的作用，由于它們的大小關(guān)系不確定，必須討論幾種情說明：運動趨勢的方向的判斷可用假設(shè)法：假設(shè)無摩擦，看所受合力的方向，合力的方向向哪，則運動趨勢的方向就向哪。三、對摩擦力的進一

20、步理解正確理解動摩擦力和靜摩擦力中的“動”與“靜”的含義?！皠印焙汀办o”是指研究對象相對于跟它接觸的物體而言的，而不是相對于地面的運動和靜止，所以受滑動摩擦力作用的物體可能是靜止的，反之，受靜摩擦力作用的物體可能是運動的。誤區(qū)一：有彈力就有摩擦力，有摩擦力就有彈力從產(chǎn)生摩擦力的條件可知：有彈力存在僅僅是產(chǎn)生摩擦力的一個條件。雖有彈力存在，但兩物體間若沒有“相對運動或相對運動的趨勢”，則不會產(chǎn)生摩擦力，反之，若兩物體間有摩擦力，則一定有彈力。誤區(qū)二：摩擦力的大小一定與正壓力成正比若摩擦力是滑動摩擦力，根據(jù)FfFN可知，兩物體間的滑動摩擦力確實與正壓力成正比。但對靜摩擦力而言，它是一個被動力，隨著

21、使物體產(chǎn)生“相對運動趨勢”的外力的變化而變化，與正壓力大小無關(guān)，正壓力只可影響最大靜摩擦力的大小。誤區(qū)三：摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反摩擦力的方向應(yīng)與“相對運動”或“相對運動趨勢”的方向相反，與物體的運動方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力，也可以是動力。誤區(qū)四：摩擦力的方向與物體運動方向一定在同一直線上。常見的多數(shù)摩擦力的方向與物體運動方向在同一直線上，但不是所有情境下的摩擦力均如此。一人站在扶梯上，隨扶梯斜向上加速上升；人沿扶梯斜向上運動，而人所受摩擦力卻是水平方向，與運動方向并不共線。故兩物體間摩擦力的方向應(yīng)理解為“與兩物體接觸面相切，和物體間相對運動或相對運動趨勢的方

22、向相反”，而與物體的運動方向無關(guān)。四、摩擦力的“突變”問題某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”。1靜靜“突變”物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變?！绢}15】（多選）木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面間的動摩擦因數(shù)均為0.25，夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m，系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動，現(xiàn)用F1N的水平拉力作用在木塊B上，如圖所示，設(shè)滑動摩擦力與最大靜摩擦力相等，則力F作用后A木塊A所受摩擦力大小是8NB木塊A所受摩擦力大小是11.5NC木塊B所受摩擦力大小是9ND木塊B所受摩擦力大小是7N【答案】AC2靜動“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力。【題16】（多選）在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中，設(shè)計了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌