專題3.2摩擦力（原卷版）

專題3.2摩擦力【講】一．講核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.知道滑動(dòng)摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力的方向。2.知道滑動(dòng)摩擦力的大小跟什么有關(guān)，會(huì)求滑動(dòng)摩擦力。3.知道靜摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會(huì)判斷靜摩擦力的方向。4.知道最大靜摩擦力的概念，知道靜摩擦力的大小范圍。利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)思維及假設(shè)法判斷摩擦力的存在和方向。分析推理能力二．講考點(diǎn)與題型【考點(diǎn)一】對(duì)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(duì)靜止但存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。(3)兩物體在接觸面上有正壓力(彈力)。2．四種方法判斷靜摩擦力的有無(wú)(1)條件判斷法：接觸面之間有壓力、粗糙且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。(2)假設(shè)法：假設(shè)兩物體間無(wú)靜摩擦力，看物體是否相對(duì)滑動(dòng)，判斷思路如下：(3)力的作用效果判斷法：如果相互接觸的物體間存在摩擦力，則必有相應(yīng)的作用效果——平衡其他作用力或改變受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可據(jù)此確定有無(wú)靜摩擦力。(4)相互作用判斷法：利用力的相互作用性，若甲對(duì)乙有靜摩擦力，則乙對(duì)甲也有靜摩擦力，據(jù)此可以判斷物體是否受靜摩擦力。3．靜摩擦力的方向(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。(2)與物體運(yùn)動(dòng)的方向可能相同，也可能相反。4．靜摩擦力的大小(1)探究：如圖所示(2)結(jié)論：靜摩擦力會(huì)隨著外力的改變而改變，由二力平衡可知，靜摩擦力大小總等于使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力。靜摩擦力有一個(gè)最大的限度，即最大靜摩擦力Fmax，靜摩擦力的大小范圍是0＜F≤Fmax。【例1】如圖所示，物體A、B疊放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．A、B之間無(wú)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．地面對(duì)B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念與科學(xué)思維?！疽?guī)律總結(jié)】靜摩擦力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系辨析(1)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，關(guān)鍵決定于相對(duì)另一物體是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．(2)靜摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，即靜摩擦力不一定是阻力．方向與物體運(yùn)動(dòng)方向可能相同，也可能相反，還可能成一定夾角．(3)皮帶不打滑說(shuō)明皮帶與輪接觸處，皮帶相對(duì)于輪靜止，靜摩擦力對(duì)主動(dòng)輪是阻力，對(duì)從動(dòng)輪是動(dòng)力．?！咀兪接?xùn)練1】(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在水平推力F的作用下靜止在豎直墻壁上，若推力F的大小增加到2F，則()A．木塊所受墻面的彈力增加到原來(lái)的2倍B．木塊所受墻面的摩擦力增加到原來(lái)的2倍C．木塊所受墻面的摩擦力方向向下D．木塊所受墻面的摩擦力不變【變式訓(xùn)練2】如圖，一個(gè)木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。其中F1＝10N、F2＝2N，則摩擦力的大小、方向()A.10N，方向向左 B.2N，方向向右C.8N，方向向左 【考點(diǎn)二】滑動(dòng)摩擦力1．“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的意義滑動(dòng)摩擦力存在于發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體之間，“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”可能是因?yàn)閮蓚€(gè)物體一個(gè)靜止，另一個(gè)在運(yùn)動(dòng)；可能是因?yàn)閮蓚€(gè)物體一個(gè)運(yùn)動(dòng)得快，另一個(gè)運(yùn)動(dòng)得慢；還可能是因?yàn)閮蓚€(gè)物體運(yùn)動(dòng)方向相反。所以發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體不一定處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可能是因?yàn)榱硪粋€(gè)物體在運(yùn)動(dòng)造成的。2．滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)。3．滑動(dòng)摩擦力的方向(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。(2)與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相同，也可能相反。4．滑動(dòng)摩擦力的大小(1)公式法：根據(jù)公式Ff＝μFN計(jì)算。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(dòng)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(wú)關(guān)。(2)二力平衡法：物體處于平衡狀態(tài)(勻速運(yùn)動(dòng)或靜止)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件求解?！纠?】(2023·昆明市官渡區(qū)一中高一開(kāi)學(xué)考)如圖所示，汽車B在水平路面上以相對(duì)于地面的速度v1向右運(yùn)動(dòng)，車上的貨物A以相對(duì)于地面的速度v2向右運(yùn)動(dòng)。下列判斷正確的是()v1<v2，貨物A受到了汽車B所施加的向右的滑動(dòng)摩擦力v1<v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動(dòng)摩擦力v1>v2，貨物A受到了汽車B所施加的向左的滑動(dòng)摩擦力v1>v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動(dòng)摩擦力【例3】質(zhì)量為3kg的木塊放在水平地板上，用F＝6N的水平拉力拉該木塊時(shí)，木塊恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(g取10N/kg)(1)求木塊與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)若F的大小不變而將方向改為豎直向上作用于該木塊上，則此時(shí)應(yīng)加一個(gè)多大的水平拉力，才能使該木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？(3)若在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中撤去拉力，在物體繼續(xù)向前滑行的過(guò)程中，物體受到的摩擦力是多大？【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念及科學(xué)思維。【技巧總結(jié)】求解滑動(dòng)摩擦力大小的思路(1)判斷滑動(dòng)摩擦力的有無(wú)：根據(jù)接觸面的性質(zhì)和物體間是否產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，確定物體之間是否存在滑動(dòng)摩擦力。(2)求解方法的選取①如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)二力平衡法和公式法求解滑動(dòng)摩擦力大小。②如果物體做非勻速直線運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)公式Ff＝μFN求解滑動(dòng)摩擦力的大小?！咀兪接?xùn)練1】．如圖所示為某同學(xué)課桌上整齊擺放的一堆書(shū)，中間夾了一本物理課本，兩側(cè)其他書(shū)對(duì)物理課本的壓力都為10N，已知書(shū)與書(shū)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，為了將物理課本水平抽出，該同學(xué)提供的拉力至少為()A.2.5N B.5NC.10N D.15N【變式訓(xùn)練2】如圖所示，質(zhì)量為20kg的物體放在水平地面上，已知物體與水平地面間的最大靜摩擦力為120N，動(dòng)摩擦因數(shù)是0.5，物體的一端與一根勁度系數(shù)為4×103N/m的輕質(zhì)彈簧相連(設(shè)彈簧的形變均在彈性限度內(nèi)，取g＝10m/s2)，問(wèn)：(1)將彈簧拉長(zhǎng)2cm時(shí)，物體受到地面的摩擦力Ff1多大？(2)將彈簧拉長(zhǎng)4cm時(shí)，物體受到地面的摩擦力Ff2多大？(3)物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧形變量Δx多大？【考點(diǎn)三】摩擦力的“突變”問(wèn)題摩擦力突變的常見(jiàn)情況分類說(shuō)明案例圖示靜—靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力發(fā)生突變時(shí)，如果物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向?qū)?huì)發(fā)生“突變”在水平力F作用下物體靜止于斜面，F(xiàn)突然增大時(shí)物體仍靜止，則所受靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭膘o—?jiǎng)印巴蛔儭蔽矬w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(shí)，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”為滑動(dòng)摩擦力放在粗糙水平面上的物體，水平作用力F從零逐漸增大，物體開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，物體受到地面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動(dòng)摩擦力動(dòng)—靜“突變”在摩擦力和其他力作用下，做減速運(yùn)動(dòng)的物體突然停止滑行時(shí)，物體將不受摩擦力作用，或滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力滑塊以v0沖上斜面做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某位置靜止時(shí)，滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力動(dòng)—?jiǎng)印巴蛔儭蹦澄矬w相對(duì)于另一物體滑動(dòng)的過(guò)程中，若突然相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向變了，則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生“突變”水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2，滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力方向向右，當(dāng)傳送帶突然被卡住時(shí)滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力方向“突變”為向左【例3】(多選)如圖所示，水平木板上有質(zhì)量m＝3.75kg的物塊，受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用，用力傳感器測(cè)出相應(yīng)時(shí)刻物塊所受摩擦力Ff的大小如圖所示，取重力加速度g＝10m/s2，下列判斷正確的是()A.t＝1s時(shí)外力F等于零B.t＝6s時(shí)外力F可能等于5N【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念科學(xué)思維?！炯记煽偨Y(jié)】物體受到的外力發(fā)生變化時(shí)，物體受到的摩擦力就有可能發(fā)生突變．解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵：正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變“臨界點(diǎn)”．【變式訓(xùn)練1】(多選)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Ff與F的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，下列說(shuō)法正確的是()Ffm＝21NFfm＝20Nμμ【變式訓(xùn)練2】(2023·重慶西南大學(xué)附中月考)某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上固定一個(gè)力傳感器，傳感器通過(guò)棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長(zhǎng)木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的F－t圖像如圖乙所示，則()甲乙C.由乙圖知，物塊受到的最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小三．講知識(shí)體系四．課堂練習(xí)1．為了測(cè)定木塊和豎直墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用一根彈簧將木塊壓在墻上，同時(shí)在木塊下方有一個(gè)拉力F2作用，使木塊恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)，如圖所示?，F(xiàn)分別測(cè)出了彈簧的彈力F1、拉力F2和木塊的重力G，則動(dòng)摩擦因數(shù)μ應(yīng)等于()A.eq\f(F2＋G,F1) B.eq\f(F2,F1)C.eq\f(G,F1) D.eq\f(F1＋G,F2)2.(多選)用手握住一個(gè)油瓶(瓶始終處于豎直方向)，如圖所示．下列說(shuō)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(shuō)法都正確3.在車站、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、展覽館和體育館等人流集中的地方，通常會(huì)安裝自動(dòng)扶梯(圖1)或自動(dòng)人行道(圖2)，當(dāng)一人分別站在左面的自動(dòng)扶梯與右面的自動(dòng)人行道從一樓勻速上到二樓的過(guò)程中，他所受的摩擦力對(duì)應(yīng)的是()C.在圖1不受摩擦力，圖2受到沿斜面向上的摩擦力D.圖1受到水平向右的摩擦力，圖2不受摩擦力4.(2023·吉林高二期末)物體A的質(zhì)量為1kg，置于水平地面上，物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2。從t＝0開(kāi)始物體以一定初速度v0向右滑行的同時(shí)，受到一個(gè)水平向左的恒力F＝1N的作用，則下圖中能反映物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖像是(取向右為正方向，g＝10m/s2)()5.(多選)如圖所示，用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從t＝0時(shí)刻起水平力F的大小隨時(shí)間均勻減小，到t1時(shí)刻