2022年高考物理一輪復習夯實核心素養(yǎng)-摩擦力（解析版）

第二章相互作用一一力

2.2摩擦力

必備知識清單

一、靜摩擦力與滑動摩擦力

1.兩種摩擦力的比較

名稱

靜摩擦力滑動摩擦力

定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運動的物體間的摩擦力

①接觸面粗糙①接觸面粗微

產(chǎn)生條件②接觸處有壓力②接觸處有壓力

③兩物體間有相對運動趨勢③兩物體間有相對運動

大小OvFfWFfmFf="N

方向與受力物體相對運動趨勢的方向粗反與受力物體相對運動的方向粗反

作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動

二、“三點”）2E忌

1.摩擦力的方向總是與物體間相對運動（或相對運動趨勢）的方向相反,但不一定與物體的

運動方向相反.

2.摩擦力總是阻礙物體間的相對運動（或相對運動趨勢）,但不一定阻礙物體的運動，即摩

擦力可以是阻力，也可以是動力.

3.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.

命題點精析（一）靜摩擦力的有無及方向的判斷

思維程序如下：

不發(fā)生相無相對運.無靜摩

對滑動」方向與相

假設(shè)法________動趨勢-擦力

假設(shè)物體間11對運動趨

接觸面光滑勢的方向

不發(fā)生相有相對運有靜摩

j，相反

對滑動T

［動趨勢j［擦力/

先判斷物體的狀態(tài)（即加速度的方向），再利用

狀態(tài)法牛頓第二定律（歹=加。）確定合力，然后通過受

力分析確定靜摩擦力的大小及方向

先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方

牛頓第三定律法

向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到

的靜摩擦力的方向

典型例題

【例1】某運動員以如圖所示的姿勢蹲在水平地面上，則該運動員（）

A.受到水平向前的摩擦力

B.受到水平向后的摩擦力

C.受到豎直向上的支持力

D.所受支持力由腳底形變產(chǎn)生

【答案】C

【解析】運動員以如圖所示的姿勢蹲在水平地面上，運動員在水平方向無運

動的趨勢，則她面對人無摩擦力，A、B錯誤；運動員豎直方向受力平衡，受

到地面豎直向上的支持力和豎直向下的重力，C正確；人所受支持力由地面的

形變產(chǎn)生，D錯誤。

【練1】中國書法歷史悠久，是中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之一.在楷書筆畫中，長橫的寫法要領(lǐng)

如下：起筆時一頓，然后向右行筆，收筆時略向右按，再向左上回帶.某同學在水平桌面

上平鋪一張白紙，為防打滑，他在白紙的左側(cè)靠近邊緣處用鎮(zhèn)紙壓住，如圖所示.則在向

右行筆的過程中（）

r一

A.鎮(zhèn)紙受到向左的摩擦力

B.毛筆受到向左的摩擦力

C.白紙只受到向右的摩擦力

D.桌面受到向右的摩擦力

【答案】BD

【解析】白紙和鎮(zhèn)紙始終處于靜止狀態(tài)，對鎮(zhèn)紙受力分析知，鎮(zhèn)紙不受摩擦力，否則水平

方向受力不平衡.鎮(zhèn)紙的作用是增大紙與桌面之間的彈力與最大靜摩擦力，故A錯誤；在

書寫的過程中毛筆相對紙面向右運動，受到向左的摩擦力，故B正確；白紙與鎮(zhèn)紙之間沒

有摩擦力，白紙始終處于靜止狀態(tài)，則白紙在水平方向受到毛筆對白紙向右的摩擦力以及

桌面對白紙向左的摩擦力，故C錯誤；根據(jù)牛頓第三定律，白紙對桌面的摩擦力向右，故

D正確.

【練2】如圖所示，物體4、8在力廠作用下一起以相同速度沿廠方向勻速運動，關(guān)于物體工

所受的摩擦力，下列說法正確的是(D)

A.甲、乙兩圖中物體N均受摩擦力，且方向均與尸相同

B.甲、乙兩圖中物體/均受摩擦力，且方向均與產(chǎn)相反

C.甲、乙兩圖中物體N均不受摩擦力

D.甲圖中物體/不受摩擦力，乙圖中物體/受摩擦力，方向和產(chǎn)相同

【答案】D

【解析】用假設(shè)法分析：甲圖中，假設(shè)/受摩擦力，與4做勻速運動在水平方向合力

為零不符，所以/不受摩擦力；乙圖中，假設(shè)/不受摩擦力，力將相對8沿斜面向下運

動，則知力受沿F方向的摩擦力；選項正確.

命題點精析(二)摩擦力的分析與計算

1.靜摩擦力的分析

(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小.

(2)物體有加速度時，若只受靜摩擦力，則居=〃u若除受靜摩擦力外，物體還受其他力，

則產(chǎn)合=機“，先求合力再求靜摩擦力.

2.滑動摩擦力的分析

滑動摩擦力的大小用公式a="人來計算，應用此公式時要注意以下幾點：

(1)〃為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、接觸面的粗糙程度有關(guān)；氏為兩接觸面間的

正壓力，其大小不一定等于物體的重力.

(2)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān).

典型例題

【例2】矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推

力的一種發(fā)動機。當殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度。斜向上飛行

時，其矢量發(fā)動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、

發(fā)動機推力為、與速度方向垂直的升力B和與速度方向相反

的空氣阻力為。下列受力分析示意圖可能正確的是()

【答案】A

【解析】由題給信息可知，升力/2與速度方向垂直，B、D錯誤；空氣阻力

用與速度方向相反，C錯誤，故A正確。

【練3】（多選）如圖所示，長木板力與物體8疊放在水平地面上，物體與木板左端立柱間放置

水平輕質(zhì)彈簧，在水平外力尸作用下，木板和物體都靜止不動，彈簧處于壓縮狀態(tài).將外

力廠緩慢減小到零，物體始終不動，在此過程中（）

—F

A

〃，〃〃）〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃

A.彈簧彈力不變

B.物體8所受摩擦力逐漸減小

C.物體8所受摩擦力始終向左

D.木板/所受地面的摩擦力逐漸減小

【答案】AD

【解析】將外力尸緩慢減小到零，物體始終不動，則彈簧的長度不變，彈力不變，選項A

正確；對物體8,因開始時所受摩擦力的方向不確定，則有F彈=尸±圻，則隨F的減小，

物體8所受摩擦力的大小和方向都不能確定，選項B、C錯誤；對/、8與彈簧組成的整

體，在水平方向，力廠與地面對力的摩擦力平衡，則隨F的減小，木板/所受地面的摩擦

力逐漸減小，選項D正確.

【練4】如圖所示，質(zhì)量為切的木塊產(chǎn)在質(zhì)量為M的長木板岫上滑行，長木板放在水平面上

一直處于靜止狀態(tài).若必與地面間的動摩擦因數(shù)為出，木塊P與長木板成間的動摩擦因

數(shù)為〃2,則長木板仍受到地面的摩擦力大小為（C）

V

------P

a------------------------------------------1b

V////////////////////////////////////////////////////7

A.gMgB-〃|（機+A/）g

C.〃2機gD.腌+〃2mg

【答案】C

【解析】木塊P對長木板的滑動摩擦力大小為長木板始終靜止，則地面對長木

板的靜摩擦力大小為F'=F=mmg,故選項C正確.

【例3】（多選）如圖甲所示，/、8兩個物體疊放在水平地面上，8的上下表面均水平，A

物體與一拉力傳感器相連接，連接拉力傳感器和物體/的細繩保持水平.從，=0時刻起，

用一水平向右的力F=kt[k為常數(shù)）作用在B物體上，拉力傳感器的示數(shù)隨時間變化的圖線

如圖乙所示，已知后、小t2,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.據(jù)此可求（AB）

力專

感A

遙B

//77/7//////////7/77//7.

甲

A.4、8之間的最大靜摩擦力

B.水平面與8之間的滑動摩擦力

C./、8之間的動摩擦因數(shù)隨&

D.8與水平面間的動摩擦因數(shù)〃

【答案】AB

【解析】當8被拉動后，拉力傳感器才有示數(shù)，地面對8的最大靜摩擦力為人向=

kt\,A,8相對滑動后，拉力傳感器的示數(shù)保持不變，則尸儂二奶一/%=4”2一4），選項

A、B正確；由于/、8的質(zhì)量未知，則"”和〃不能求出，選項C、D錯誤.

【練5】如圖所示，某中學新校區(qū)裝修時，工人用質(zhì)量為加的磨石對斜壁進行打磨，當

對磨石施加方向豎直向上、大小為下的推力時，磨石恰好沿斜壁向上勻速運動，已知磨石

與斜壁之間的動摩擦因數(shù)為"，則磨石受到的摩擦力大小為（）

A.p（F-mg）cos0B.（尸一機g）sinJ__________

C.（F—wg）cos0D.P（F-mg）

【答案】cL/X/

【解析】磨石受重力、推力、斜壁的彈力及摩擦力而處于平衡狀L_____________

態(tài)，由圖可知，尸一定大于重力：

先將重力與向上的推力合成后，將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可

得在沿斜面方向有：

f—（F—mg）cos0;

在垂直于斜面方向上有：FN=（F—"?g）sin6

則片（尸一加g）cos0=〃（歹一加g）sin0o

【練6】物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30。的固定斜面向上勻速運動，輕繩與斜面平行.已知

物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為7，重力加速度取10m/s2.若輕繩能承受的最大張力為1

500N,則物塊的質(zhì)量最大為（）

A.150kgB.1004kg

C.200kgD.20*kg

【答案】A

【解析】設(shè)物塊的質(zhì)量最大為將物塊的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平

衡條件，在沿斜面方向有尸="?gsin30°+^?gcos30°,當尸=1500N時，物塊的質(zhì)量最

大，解得"?=150kg,A項正確.

命題點精析（三）摩擦力突變問題

1.靜摩擦力的突變問題：靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相

對運動趨勢，而且靜摩擦力存在最大值.靜摩擦力為零的狀態(tài)是方向變化的臨界狀態(tài)；靜

摩擦力達到最大值是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài).

2.滑動摩擦力的突變問題：滑動摩擦力的大小與接觸面的動摩擦因數(shù)和接觸面受到的

壓力均成正比，發(fā)生相對運動的物體，如果接觸面發(fā)生變化或接觸面受到的壓力發(fā)生變

化，則滑動摩擦力就會發(fā)生變化.

當物體的受力情況發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會發(fā)生變化，有可能導致靜

摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化。常見的摩擦力突變模型如下。

分類案例圖示

“靜一靜”笑變

在水平力尸作用下物體靜止于斜面上，尸突

然增大時物體仍靜止，則物體所受靜摩擦力

的大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭?/p>

物體放在粗糙水平面上，作用在物體上的水

“靜一動”突變平力F從零逐漸增大，當物體開始滑動時，

物體受水平面的摩擦力由靜摩擦力“突變”

為滑動摩擦力

“動一靜”突，變

滑塊以。。沖上斜面做減速運動，當?shù)竭_某位

置時速度減為零而后靜止在斜面上，滑動摩

擦力“突變”為靜摩擦力

水平傳送帶的速度。1大于滑塊的速度。2,滑

“動—動”突變

塊受滑動摩擦力方向水平向右，當傳送帶突

然被卡住時，滑塊受到的滑動摩擦力方向

，，突變”為向左

典型例題

【例4】表面粗糙的長直木板的上表面的一端放有一個木塊，如圖所示，木板由水平位置緩慢

向上轉(zhuǎn)動（即木板與地面的夾角a變大，最大靜摩擦力大于滑動摩擦力），另一端不動，則

木塊受到的摩擦力R隨角度a變化的圖象是下列圖中的（）

【答案】C

【解析】本題涉及摩擦力的漸變和突變，我們分階段斫究：①初始木板處于水平位

置，此時有a=0,/=0;②從木板開始轉(zhuǎn)動到木塊與木板發(fā)生相對滑動前，木塊所受的是

靜摩擦力，由于木板緩慢轉(zhuǎn)動，可認為木塊處于平衡狀態(tài).由平衡條件可知，/靜=

/ngsina,因此，靜摩擦力隨a的增大而增大，它們滿足正弦規(guī)律變化；③木塊相對于木板

剛要滑動時達到臨界狀態(tài)，此時木塊所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力,啟，隨著a繼續(xù)增

大，木塊將開始滑動，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，且滿足.4沙■濟；④木塊相對于木板開始

滑動后，f^=nmgcosa,則木塊所受的滑動摩擦力隨a的增大而減小，滿足余弦規(guī)律變

兀

化；⑤最后，0=5,f=0.據(jù)以上分析可知，選項C正確.

“靜一靜”突變

【練7】如圖所示，質(zhì)量為10kg的物體N拴在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為5

N時，物體/處于靜止狀態(tài).若小車以1m"的加速度向右運動，則(g=10m/s2)()

A.物體/相對小車向右運動

B.物體N受到的摩擦力減小

C.物體/受到的摩擦力大小不變

D.物體/受到的彈簧的拉力增大

【答案】C

【解析】由題意得，物體力與小車的上表面間的最大靜摩擦力Ffm》5N,小車加速運動

時，假設(shè)物體力與小車仍然相對靜止，則物體/所受合力/合=加°=10N,可知此時小車

對物體/的摩擦力為5N,方向向右，且為靜摩擦力，所以假設(shè)成立，物體力受到的摩擦

力大小不變，故選項A、B錯誤，C正確；物體4受到的彈簧的拉力大小不變，故D錯

'O

1天.

“動一靜”突變

【練8】如圖所示，斜面固定在地面上,傾角為J=37°(sin370=0.6,??37。=0.8).質(zhì)量為1

kg的滑塊以初速度°。從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動摩擦

因數(shù)為0.8),則該滑塊所受摩擦力R隨時間變化的圖象是下圖中的(取初速度。。的方向為

正方向)(g=10m/s2)(B)

6

OO

—6

—6.4—6.4

【答案】B

【解析】滑塊上升過程中受滑動摩擦力，由F{=附和FN=mgcos0聯(lián)立得a=6.4

N,方向沿斜面向下.當滑塊的速度減為零后，由于重力的分力機gsin興〃wgcos/滑塊不

動，滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得R="igsin。，代入可得Fr=6N,方向沿

斜面向上，故選項B正確.

“靜一動”突變

【練9】（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/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面上，測力端通過細繩與一滑塊相連（調(diào)節(jié)傳感器高度使細繩水平），

滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空砂桶（調(diào)節(jié)

滑輪使桌面上部細繩水平），整個裝置處于靜止狀態(tài).實驗開始時打開傳感器同時緩慢向砂

桶里倒入砂子，小車一旦運動起來，立即停止倒砂子，若力傳感器采集的圖象如圖乙所

示，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是（）

A.可求出空砂桶的重力

B.可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小

C.可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小

D.可判斷第50秒后小車做勻速直線運動（滑塊仍在車上）

【答案】ABC

【解析】f=0時刻，傳感器顯示拉力為2N,則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小

為2N,由車與空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2N,A對；t=50s時摩擦力達

到最大值，即最大靜摩擦力為3.5N,同時小車開始運動，說明帶有砂的砂桶重力等于3.5

N,此時摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ畲箪o摩擦力略大于滑動摩擦力，故摩擦力突變?yōu)?

N的滑動摩擦力，B、C對；此后由于砂和砂桶重力3.5N大于滑動摩擦力3N,故第50s

后小車將加速運動，D錯.

核心素養(yǎng)大提升

摩擦力方向與運動方向的三類關(guān)系

摩擦力的方向可與物體的運動方向相同或相反，也可與物體的運動方向不共線，但與

物體間的相對運動或相對運動趨勢的方向一定相反.

1.摩擦力方向與運動方向相同

典型例題

【例5】（多選）如圖所示，皮帶運輸機將物體勻速地送往高處，下列結(jié)論正確的是（）

V

A.物體受到與運動方向相同的摩擦力作用

B.傳送的速度越大，物體受到的摩擦力越大

C.物體所受的摩擦力與傳送的速度無關(guān)

D.物體受到的靜摩擦力為物體隨皮帶運輸機上升的動力

【答案】ACD

【解析】物體隨皮帶運輸機一起上升的過程中，物體具有相對于皮帶下滑的趨勢，受

到沿皮帶向上的摩擦力作用，是使物體向上運動的動力，其大小等于物體重力沿皮帶向下

的分力，與傳送的速度大小無關(guān)，故A、C、D正確，B錯誤.

2.摩擦力方向與運動方向相反

【練10】（多選）為了測定木塊和豎直墻壁之間的動摩擦因數(shù)，某同學設(shè)計了一個實驗：用

一根彈簧將木塊壓在墻上，同時在木塊下方有一個拉力&作用，使木塊恰好勻速向下運動

（彈簧隨木塊一起向下運動），如圖所示.現(xiàn)分別測出了彈簧的彈力為、拉力出和木塊的重

力G,則以下結(jié)論正確的是（）

A.木塊受到豎直向下的滑動摩擦力

B.木塊所受的滑動摩擦力阻礙木塊下滑

C.木塊與墻壁之間的動摩擦因數(shù)為二

r1

F2+G

D.木塊與墻壁之間的動摩擦因數(shù)為一^二

【答案】BD

【解析】

木塊相對于豎直墻壁下滑，受到豎直向上的滑動摩擦力，阻礙木塊下滑，A錯誤，B

正確.

分析木塊受力如圖所示.由平衡條件可得：FN=