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高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力导学案
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力导学案，共13页。
知识点一 滑动摩擦力
1．定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对滑动的力。
2．滑动摩擦力的方向及效果：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体的相对运动方向相反。因此，滑动摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动。
3．滑动摩擦力的大小
(1)滑动摩擦力的大小：与压力的大小成正比，还与接触面的性质有关。
(2)公式：f＝μN。
其中N表示压力，μ称为动摩擦因数，与接触面的材料及接触面的情况有关。
f＝μN中的“N”为物体间的压力，其大小不一定等于物体的重力mg。
1：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。(×)
(2)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反。(×)
(3)静止的物体可能受到滑动摩擦力。(√)
知识点二 静摩擦力
1．定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力。
2．产生条件：物体直接接触，接触面粗糙，接触面间有压力，有相对运动趋势。
3．方向：总是与接触面相切并且与相对运动趋势的方向相反。
4．效果：阻碍物体间的相对运动的趋势。
5．大小：由外部因素决定，随外力的变化而变化。
6．最大静摩擦力
(1)定义：物体与接触面之间的静摩擦力的最大值，即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力，用fmax表示。
(2)相关因素
①与两物体间的压力成正比。
②与接触面的性质有关。
物体间的压力越大，静摩擦力也越大，这种说法对吗？
提示：不对。
2：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。(×)
(2)静摩擦力方向一定与物体的运动方向相反。(×)
(3)静摩擦力可以是动力。 (√)
知识点三 摩擦力的调控
1．增大摩擦力的方法
(1)增大接触面之间的粗糙程度。
(2)增加物体间的压力。
2．减小摩擦力的方法
(1)减小物体间的压力。
(2)在接触面间加润滑剂。
短跑比赛时运动员要穿钉子鞋，其目的是什么？
提示：增大与地面间的摩擦力，有利于加速跑。
3：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)机车的车轮与钢轨的摩擦力有时是有利的。(√)
(2)人走路时，脚和地面之间的摩擦是有害的。(×)
(3)减小摩擦，可以在两物体之间加润滑油。(√)
考点1 对摩擦力的理解
猫喜欢吃鱼，某次一只猫看到桌子上的鱼缸内有鱼，于是这只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行一段距离后停下来，最终没有滑出桌面。
(1)桌面对鱼缸的摩擦力的方向向左还是向右？
(2)若猫增大拉力，桌面对鱼缸的摩擦力是否将增大？
提示：1鱼缸相对桌面向右滑动，因而所受滑动摩擦力方向向左。
2滑动摩擦力只与压力和动摩擦因数有关，因此增大拉力，滑动摩擦力不变。
静摩擦力与滑动摩擦力的比较
【典例1】 如图所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱。试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的类型及方向。
(1)汽车由静止加速运动(木箱和汽车无相对滑动)；
(2)汽车刹车(二者无相对滑动)；
(3)汽车匀速运动(二者无相对滑动)；
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动；
(5)汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动。
思路点拨：静摩擦力阻碍相对运动趋势，与相对运动趋势方向相反；滑动摩擦力阻碍相对运动，与相对运动方向相反。
[解析] (1)汽车由静止加速运动时，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，木箱将相对于汽车向后滑动。实际上两者无相对滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力。
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对于汽车向前滑动。实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力。
(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对滑动趋势。木箱与汽车间没有摩擦力。
(4)汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，所以木箱受到向后的滑动摩擦力。
(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑动，所以木箱受到向前的滑动摩擦力。
[答案] (1)木箱受到向前的静摩擦力 (2)木箱受到向后的静摩擦力 (3)木箱与汽车间没有摩擦力 (4)木箱受到向后的滑动摩擦力 (5)木箱受到向前的滑动摩擦力
[误区警示]
有关摩擦力理解的三大误区
(1)误认为静止的物体只能受到静摩擦力作用，运动的物体只能受到滑动摩擦力作用，其实不论物体是静止还是运动，都可能受静摩擦力或滑动摩擦力。
(2)误认为摩擦力的效果总是阻碍物体的运动，其实摩擦力既可作动力，又可作阻力。
(3)误认为摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反，其实摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反，也可以与物体的运动方向相同。
eq \([跟进训练])
1．(2020·山东滕州高一上期中)关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用
B．摩擦力的存在依赖于弹力，所以有弹力必定有摩擦力
C．运动的物体可能受到静摩擦力作用，静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
D．摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向在同一直线上
A [一个物体可以同时与多个物体接触，则可能同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用，故A正确；摩擦力的存在依赖于弹力，即有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，故B错误；产生静摩擦力的两个物体相对静止，同时也可以一起相对地面运动；产生滑动摩擦力的两个物体有相对滑动，但是相对于地面可以有一个物体是静止的，故C错误；摩擦力的方向与物体的相对运动方向(或相对运动趋势方向)相反，与运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线，故D错误。]
考点2 静摩擦力的有无和方向的判定
爬杆需要一定的技巧，且存在难度，比较适合青少年锻炼身体，某次一个男生握住旗杆匀速上爬，之后又匀速滑下来。
(1)向上爬时人是否受摩擦力，方向如何？
(2)人匀速滑下时是否受摩擦力，方向如何？
提示：因为人向上运动与向下运动都是匀速，摩擦力都与重力平衡。
(1)静摩擦力，方向竖直向上。
(2)静摩擦力，方向竖直向上。
1．根据物体运动状态判断静摩擦力的有无
A、B叠放在一起，用力F拉物体B，而A、B都静止，如图甲所示。假设物体B对A有摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力，不可能保持静止状态，所以A、B之间不存在静摩擦力。
甲 乙
2．根据力的相互作用判断静摩擦力的方向
A、B叠放在一起，用力F拉物体A，而A、B都静止，如图乙所示。假设A、B之间没有静摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力F的作用，不可能保持静止，所以A、B之间一定有静摩擦力存在。根据二力平衡原理，B对A的静摩擦力一定向左，再根据力的相互作用原理，A对B的静摩擦力一定向右，则地面对B的静摩擦力一定向左。
3．利用假设法判断相对运动趋势的方向
(1)方法
假设研究对象与被接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向就是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不会发生相对滑动，则说明两个接触的物体没有相对滑动的趋势。
(2)步骤
①确定所要研究的对象。
②选与被研究对象接触的物体作为参考系。
③假设接触面光滑，分析出研究对象与参考系相对运动趋势方向。
④静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。
静摩擦力的有无判断
【典例2】 (2002·内蒙古赤峰高一上期末)下列处于静止状态的四个木块，一定受到摩擦力作用的是( )
A B C D
A [题图A中，在力F的作用下，木块有向右运动的趋势，所以木块受到向左的摩擦力，故A正确；题图B中，由于挡板的作用，木块可以不受摩擦力而静止在斜面上，故B错误；题图C中，两个拉力的水平分量大小可能相等，所以木块可能不受摩擦力，故C错误；题图D中，推力F在竖直方向上的分量可能和重力平衡，导致木块不受摩擦力的作用，故D错误。]
静摩擦力方向的判断
【典例3】 (多选)如图所示为皮带运输机的示意图，A为传送带上的货物，则( )
A．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动，A受到沿传送带向上的摩擦力
B．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动，A受到沿传送带向下的摩擦力
C．如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力
D．如果货物A和传送带都静止，A对传送带有沿传送带向下的摩擦力
AD [摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反，先判断物体的相对运动情况。货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动时，对货物A来说，有相对于传送带向下滑动的趋势，则摩擦力与相对运动趋势方向相反，即沿传送带向上，选项A正确；货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动时，货物A相对传送带有向下运动趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力，选项B错误；如果货物A和传送带都静止，但A相对传送带有向下运动趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力，选项C错误；反之，A也对传送带有摩擦力，A相对于传送带有向下的运动趋势，传送带相对于A有向上的运动趋势，则A对传送带的摩擦力方向向下，选项D正确。]
1采用假设法判断摩擦力是否存在的关键是假设接触面光滑，然后分析研究对象的运动情况。
2对于相对复杂的题目，一般先分析受力简单的物体，再根据力的相互性分析与其接触物体的受力情况。
eq \([跟进训练])
2．如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A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
C [对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误。]
考点3 摩擦力大小的计算
工农业生产中机械化的广泛应用，大大提高了工作效率，如图某新型夹砖机，能用两只巨大的“手臂”将几吨砖夹起来。某次夹砖机夹起质量为m的砖，设两只“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
(1)砖两边受静摩擦力还是滑动摩擦力？
(2)为了不使砖滑下来，动摩擦因数至少是多大？
提示：(1)砖未滑动，受静摩擦力。
(2)2μFmax＝mg
得μ＝eq \f(mg,2Fmax)，
动摩擦因数至少为eq \f(mg,2Fmax)。
[答案] (1)静摩擦力。(2)eq \f(mg,2Fmax)。
1．滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法：根据f＝μN计算。
(2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡的条件求解。
2．静摩擦力大小的计算
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定，静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。
(2)随着相对运动趋势的增强，静摩擦力也逐渐增大，但不能一直增大。当静摩擦力增大至某一数值后，物体将开始沿接触面滑动，静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力能达到的最大值称为最大静摩擦力fmax。静摩擦力的范围为0＜f≤fmax。
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力。一般情况下，为了分析问题方便，可认为二者相等，即fmax＝μN。
【典例4】 如图所示，质量为20 kg的物体放在水平地面上，已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为120 N，动摩擦因数是0.5，物体的一端与一根劲度系数为4×103 N/m的轻质弹簧相连(设弹簧的形变均在弹性限度内，取g＝10 m/s2)，问：
(1)将弹簧拉长2 cm时，物体受到地面的摩擦力Ff1为多大？
(2)将弹簧拉长4 cm时，物体受到地面的摩擦力Ff2为多大？
(3)物体在水平面上匀速运动时，弹簧形变量Δx为多大？
[解析] (1)根据胡克定律F＝kx，
当x＝2 cm＝0.02 m时，
F1＝4×103×0.02 N＝80 N
由于拉力F1小于最大静摩擦力，物体具有向右的运动趋势，此时物体受到地面的静摩擦力大小为Ff1＝80 N。
(2)当x＝4 cm＝0.04 m时，
F2＝4×103×0.04 N＝160 N，大于最大静摩擦力，物体已经运动，这时摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff2＝μFN＝μmg＝0.5×20×10 N＝100 N。
(3)当物体在水平面上匀速运动时，物体受滑动摩擦力，摩擦力和拉力为一对平衡力，即弹簧拉力F＝μmg＝100 N，由F＝kΔx
解得Δx＝eq \f(100,4×103) m＝0.025 m。
[答案] (1)80 N (2)100 N (3)0.025 m
计算摩擦力的三点注意
(1)求解摩擦力时，先分清是什么摩擦力，然后再选择方法求解。
(2)静摩擦力的计算没有公式可用，滑动摩擦力才可用公式f＝μN求解，N是物体与接触面间的正压力，N的大小要根据受力情况来确定，不一定等于mg。
(3)若物体处于平衡状态，无论是滑动摩擦力还是静摩擦力，都可用二力平衡条件求解。
eq \([跟进训练])
3．(2019·北京师范大学附属中学高一上期中改编)如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向受到F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1＝10 N，F2＝2 N，则下列说法正确的是( )
A．若撤去F1，木块受的摩擦力一定为2 N，方向向右
B．若撤去F1，木块有可能滑动
C．若撤去F2，木块受的摩擦力一定为10 N，方向向左
D．若撤去F2，木块一定会滑动
A [木块开始时在水平方向受三个力而平衡，则有Ff＝F1－F2＝10 N－2 N＝8 N；木块处于静止状态，则说明木块受到的最大静摩擦力大于等于8 N；撤去F1后，受到的推力为F2＝2 N，小于最大静摩擦力，木块仍能平衡，则所受静摩擦力为2 N，方向向右，A正确，B错误；撤去F2后，受到的推力为F1＝10 N，与最大静摩擦力大小关系未知，则木块可能会滑动，也可能不滑动，C、D错误。]
1．关于动摩擦因数，下列说法正确的是( )
A．两接触面间压力越大，动摩擦因数越大
B．两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大
C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比
D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关
D [动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关，选项A、B、C错误，选项D正确。]
2．(多选)(2019·北师师范大学附属中学高一上期末改编)关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
B．滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同或相反
C．静摩擦力可能是动力，也可能是阻力，滑动摩擦力一定是阻力
D．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用
BD [两个物体之间的静摩擦力随受力情况的变化而变化，不是一个定值，故A错误；滑动摩擦力的方向总是跟物体的相对运动方向相反，可能与物体运动方向相同，也可能与物体运动方向相反，故B正确；滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动，有时是阻力，有时是动力，故C错误；运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用，故D正确。]
3．木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，轻弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动，如图所示。现将F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，则下列说法正确的是( )
A．木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B．木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C．木块B所受摩擦力大小是9 N
D．木块B所受摩擦力大小是7 N
C [未加F时，木块A在水平地面上受轻弹簧的弹力F1和静摩擦力fA作用，且F1＝fA＝kx＝8 N，木块B在水平地面上受轻弹簧弹力F2和静摩擦力fB作用，且F2＝fB＝kx＝8 N，在木块B上施加水平向右的拉力F＝1 N后，由于F2＋F＜μGB，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小f′B＝F2＋F＝9 N，木块A的受力情况不变，C正确，A、B、D错误。]
4．(新情境题：以机械臂铁夹竖直夹起金属球为背景，考查摩擦力)《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，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直。
(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的？请做出解释。
(2)若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力会如何变化？
(3)若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力如何变化？
[解析] (1)小球受到的摩擦力大小始终与小球的重力大小相等，方向与相对运动趋势方向相反，竖直向上。
(2)若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍为静摩擦力，大小还是与重力大小相等。
(3)若铁夹水平移动，受到的摩擦力还是静摩擦力，f＝mg，保持不变。
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1摩擦力的产生条件有哪些？
提示：①两物体间有弹力，②接触面粗糙，③物体间有相对运动或相对运动趋势。
2计算摩擦力大小的方法有哪些？
提示：①公式法，②二力平衡法。
3摩擦力的方向有什么特点？
提示：与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反。
核心素养
学习目标
物理观念
知道摩擦力的概念，能用摩擦力的概念与规律解释生产生活中的有关现象，解决实际问题。
科学思维
掌握滑动摩擦力的公式，理解最大静摩擦力，会判断摩擦力的方向，并能计算大小。
科学探究
掌握通过实验探究滑动摩擦力与压力大小的关系，粗测最大静摩擦力的方法，能通过与他人交流解决实验中的问题。
科学态度与责任
能认识到实验对物理研究的重要性，通过解决实际问题，培养学习物理的兴趣。
静摩擦力
滑动摩擦力
产生条件
①两物体之间有弹力
②接触面粗糙
③有相对运动趋势
①两物体之间有弹力
②接触面粗糙
③有相对运动
“相对”的含义
两物体相对静止但有相对运动趋势
两物体间有相对运动
作用效果
阻碍物体间的相对运动趋势
阻碍物体间的相对运动
方向
跟接触面相切并与物体相对运动趋势的方向相反
跟接触面相切并与物体相对运动的方向相反
知识点一 滑动摩擦力
1．定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对滑动的力。
2．滑动摩擦力的方向及效果：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体的相对运动方向相反。因此，滑动摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动。
3．滑动摩擦力的大小
(1)滑动摩擦力的大小：与压力的大小成正比，还与接触面的性质有关。
(2)公式：f＝μN。
其中N表示压力，μ称为动摩擦因数，与接触面的材料及接触面的情况有关。
f＝μN中的“N”为物体间的压力，其大小不一定等于物体的重力mg。
1：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。(×)
(2)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反。(×)
(3)静止的物体可能受到滑动摩擦力。(√)
知识点二 静摩擦力
1．定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力。
2．产生条件：物体直接接触，接触面粗糙，接触面间有压力，有相对运动趋势。
3．方向：总是与接触面相切并且与相对运动趋势的方向相反。
4．效果：阻碍物体间的相对运动的趋势。
5．大小：由外部因素决定，随外力的变化而变化。
6．最大静摩擦力
(1)定义：物体与接触面之间的静摩擦力的最大值，即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力，用fmax表示。
(2)相关因素
①与两物体间的压力成正比。
②与接触面的性质有关。
物体间的压力越大，静摩擦力也越大，这种说法对吗？
提示：不对。
2：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。(×)
(2)静摩擦力方向一定与物体的运动方向相反。(×)
(3)静摩擦力可以是动力。 (√)
知识点三 摩擦力的调控
1．增大摩擦力的方法
(1)增大接触面之间的粗糙程度。
(2)增加物体间的压力。
2．减小摩擦力的方法
(1)减小物体间的压力。
(2)在接触面间加润滑剂。
短跑比赛时运动员要穿钉子鞋，其目的是什么？
提示：增大与地面间的摩擦力，有利于加速跑。
3：思考辨析(正确的画√，错误的打×)
(1)机车的车轮与钢轨的摩擦力有时是有利的。(√)
(2)人走路时，脚和地面之间的摩擦是有害的。(×)
(3)减小摩擦，可以在两物体之间加润滑油。(√)
考点1 对摩擦力的理解
猫喜欢吃鱼，某次一只猫看到桌子上的鱼缸内有鱼，于是这只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行一段距离后停下来，最终没有滑出桌面。
(1)桌面对鱼缸的摩擦力的方向向左还是向右？
(2)若猫增大拉力，桌面对鱼缸的摩擦力是否将增大？
提示：1鱼缸相对桌面向右滑动，因而所受滑动摩擦力方向向左。
2滑动摩擦力只与压力和动摩擦因数有关，因此增大拉力，滑动摩擦力不变。
静摩擦力与滑动摩擦力的比较
【典例1】 如图所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱。试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的类型及方向。
(1)汽车由静止加速运动(木箱和汽车无相对滑动)；
(2)汽车刹车(二者无相对滑动)；
(3)汽车匀速运动(二者无相对滑动)；
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动；
(5)汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动。
思路点拨：静摩擦力阻碍相对运动趋势，与相对运动趋势方向相反；滑动摩擦力阻碍相对运动，与相对运动方向相反。
[解析] (1)汽车由静止加速运动时，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，木箱将相对于汽车向后滑动。实际上两者无相对滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力。
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对于汽车向前滑动。实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力。
(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对滑动趋势。木箱与汽车间没有摩擦力。
(4)汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，所以木箱受到向后的滑动摩擦力。
(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑动，所以木箱受到向前的滑动摩擦力。
[答案] (1)木箱受到向前的静摩擦力 (2)木箱受到向后的静摩擦力 (3)木箱与汽车间没有摩擦力 (4)木箱受到向后的滑动摩擦力 (5)木箱受到向前的滑动摩擦力
[误区警示]
有关摩擦力理解的三大误区
(1)误认为静止的物体只能受到静摩擦力作用，运动的物体只能受到滑动摩擦力作用，其实不论物体是静止还是运动，都可能受静摩擦力或滑动摩擦力。
(2)误认为摩擦力的效果总是阻碍物体的运动，其实摩擦力既可作动力，又可作阻力。
(3)误认为摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反，其实摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反，也可以与物体的运动方向相同。
eq \([跟进训练])
1．(2020·山东滕州高一上期中)关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用
B．摩擦力的存在依赖于弹力，所以有弹力必定有摩擦力
C．运动的物体可能受到静摩擦力作用，静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
D．摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向在同一直线上
A [一个物体可以同时与多个物体接触，则可能同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用，故A正确；摩擦力的存在依赖于弹力，即有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，故B错误；产生静摩擦力的两个物体相对静止，同时也可以一起相对地面运动；产生滑动摩擦力的两个物体有相对滑动，但是相对于地面可以有一个物体是静止的，故C错误；摩擦力的方向与物体的相对运动方向(或相对运动趋势方向)相反，与运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线，故D错误。]
考点2 静摩擦力的有无和方向的判定
爬杆需要一定的技巧，且存在难度，比较适合青少年锻炼身体，某次一个男生握住旗杆匀速上爬，之后又匀速滑下来。
(1)向上爬时人是否受摩擦力，方向如何？
(2)人匀速滑下时是否受摩擦力，方向如何？
提示：因为人向上运动与向下运动都是匀速，摩擦力都与重力平衡。
(1)静摩擦力，方向竖直向上。
(2)静摩擦力，方向竖直向上。
1．根据物体运动状态判断静摩擦力的有无
A、B叠放在一起，用力F拉物体B，而A、B都静止，如图甲所示。假设物体B对A有摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力，不可能保持静止状态，所以A、B之间不存在静摩擦力。
甲 乙
2．根据力的相互作用判断静摩擦力的方向
A、B叠放在一起，用力F拉物体A，而A、B都静止，如图乙所示。假设A、B之间没有静摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力F的作用，不可能保持静止，所以A、B之间一定有静摩擦力存在。根据二力平衡原理，B对A的静摩擦力一定向左，再根据力的相互作用原理，A对B的静摩擦力一定向右，则地面对B的静摩擦力一定向左。
3．利用假设法判断相对运动趋势的方向
(1)方法
假设研究对象与被接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向就是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不会发生相对滑动，则说明两个接触的物体没有相对滑动的趋势。
(2)步骤
①确定所要研究的对象。
②选与被研究对象接触的物体作为参考系。
③假设接触面光滑，分析出研究对象与参考系相对运动趋势方向。
④静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。
静摩擦力的有无判断
【典例2】 (2002·内蒙古赤峰高一上期末)下列处于静止状态的四个木块，一定受到摩擦力作用的是( )
A B C D
A [题图A中，在力F的作用下，木块有向右运动的趋势，所以木块受到向左的摩擦力，故A正确；题图B中，由于挡板的作用，木块可以不受摩擦力而静止在斜面上，故B错误；题图C中，两个拉力的水平分量大小可能相等，所以木块可能不受摩擦力，故C错误；题图D中，推力F在竖直方向上的分量可能和重力平衡，导致木块不受摩擦力的作用，故D错误。]
静摩擦力方向的判断
【典例3】 (多选)如图所示为皮带运输机的示意图，A为传送带上的货物，则( )
A．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动，A受到沿传送带向上的摩擦力
B．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动，A受到沿传送带向下的摩擦力
C．如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力
D．如果货物A和传送带都静止，A对传送带有沿传送带向下的摩擦力
AD [摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反，先判断物体的相对运动情况。货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动时，对货物A来说，有相对于传送带向下滑动的趋势，则摩擦力与相对运动趋势方向相反，即沿传送带向上，选项A正确；货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动时，货物A相对传送带有向下运动趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力，选项B错误；如果货物A和传送带都静止，但A相对传送带有向下运动趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力，选项C错误；反之，A也对传送带有摩擦力，A相对于传送带有向下的运动趋势，传送带相对于A有向上的运动趋势，则A对传送带的摩擦力方向向下，选项D正确。]
1采用假设法判断摩擦力是否存在的关键是假设接触面光滑，然后分析研究对象的运动情况。
2对于相对复杂的题目，一般先分析受力简单的物体，再根据力的相互性分析与其接触物体的受力情况。
eq \([跟进训练])
2．如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A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
C [对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误。]
考点3 摩擦力大小的计算
工农业生产中机械化的广泛应用，大大提高了工作效率，如图某新型夹砖机，能用两只巨大的“手臂”将几吨砖夹起来。某次夹砖机夹起质量为m的砖，设两只“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
(1)砖两边受静摩擦力还是滑动摩擦力？
(2)为了不使砖滑下来，动摩擦因数至少是多大？
提示：(1)砖未滑动，受静摩擦力。
(2)2μFmax＝mg
得μ＝eq \f(mg,2Fmax)，
动摩擦因数至少为eq \f(mg,2Fmax)。
[答案] (1)静摩擦力。(2)eq \f(mg,2Fmax)。
1．滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法：根据f＝μN计算。
(2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡的条件求解。
2．静摩擦力大小的计算
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定，静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。
(2)随着相对运动趋势的增强，静摩擦力也逐渐增大，但不能一直增大。当静摩擦力增大至某一数值后，物体将开始沿接触面滑动，静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力能达到的最大值称为最大静摩擦力fmax。静摩擦力的范围为0＜f≤fmax。
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力。一般情况下，为了分析问题方便，可认为二者相等，即fmax＝μN。
【典例4】 如图所示，质量为20 kg的物体放在水平地面上，已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为120 N，动摩擦因数是0.5，物体的一端与一根劲度系数为4×103 N/m的轻质弹簧相连(设弹簧的形变均在弹性限度内，取g＝10 m/s2)，问：
(1)将弹簧拉长2 cm时，物体受到地面的摩擦力Ff1为多大？
(2)将弹簧拉长4 cm时，物体受到地面的摩擦力Ff2为多大？
(3)物体在水平面上匀速运动时，弹簧形变量Δx为多大？
[解析] (1)根据胡克定律F＝kx，
当x＝2 cm＝0.02 m时，
F1＝4×103×0.02 N＝80 N
由于拉力F1小于最大静摩擦力，物体具有向右的运动趋势，此时物体受到地面的静摩擦力大小为Ff1＝80 N。
(2)当x＝4 cm＝0.04 m时，
F2＝4×103×0.04 N＝160 N，大于最大静摩擦力，物体已经运动，这时摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff2＝μFN＝μmg＝0.5×20×10 N＝100 N。
(3)当物体在水平面上匀速运动时，物体受滑动摩擦力，摩擦力和拉力为一对平衡力，即弹簧拉力F＝μmg＝100 N，由F＝kΔx
解得Δx＝eq \f(100,4×103) m＝0.025 m。
[答案] (1)80 N (2)100 N (3)0.025 m
计算摩擦力的三点注意
(1)求解摩擦力时，先分清是什么摩擦力，然后再选择方法求解。
(2)静摩擦力的计算没有公式可用，滑动摩擦力才可用公式f＝μN求解，N是物体与接触面间的正压力，N的大小要根据受力情况来确定，不一定等于mg。
(3)若物体处于平衡状态，无论是滑动摩擦力还是静摩擦力，都可用二力平衡条件求解。
eq \([跟进训练])
3．(2019·北京师范大学附属中学高一上期中改编)如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向受到F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1＝10 N，F2＝2 N，则下列说法正确的是( )
A．若撤去F1，木块受的摩擦力一定为2 N，方向向右
B．若撤去F1，木块有可能滑动
C．若撤去F2，木块受的摩擦力一定为10 N，方向向左
D．若撤去F2，木块一定会滑动
A [木块开始时在水平方向受三个力而平衡，则有Ff＝F1－F2＝10 N－2 N＝8 N；木块处于静止状态，则说明木块受到的最大静摩擦力大于等于8 N；撤去F1后，受到的推力为F2＝2 N，小于最大静摩擦力，木块仍能平衡，则所受静摩擦力为2 N，方向向右，A正确，B错误；撤去F2后，受到的推力为F1＝10 N，与最大静摩擦力大小关系未知，则木块可能会滑动，也可能不滑动，C、D错误。]
1．关于动摩擦因数，下列说法正确的是( )
A．两接触面间压力越大，动摩擦因数越大
B．两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大
C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比
D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关
D [动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无关，选项A、B、C错误，选项D正确。]
2．(多选)(2019·北师师范大学附属中学高一上期末改编)关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
B．滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同或相反
C．静摩擦力可能是动力，也可能是阻力，滑动摩擦力一定是阻力
D．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用
BD [两个物体之间的静摩擦力随受力情况的变化而变化，不是一个定值，故A错误；滑动摩擦力的方向总是跟物体的相对运动方向相反，可能与物体运动方向相同，也可能与物体运动方向相反，故B正确；滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动，有时是阻力，有时是动力，故C错误；运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用，故D正确。]
3．木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，轻弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动，如图所示。现将F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，则下列说法正确的是( )
A．木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B．木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C．木块B所受摩擦力大小是9 N
D．木块B所受摩擦力大小是7 N
C [未加F时，木块A在水平地面上受轻弹簧的弹力F1和静摩擦力fA作用，且F1＝fA＝kx＝8 N，木块B在水平地面上受轻弹簧弹力F2和静摩擦力fB作用，且F2＝fB＝kx＝8 N，在木块B上施加水平向右的拉力F＝1 N后，由于F2＋F＜μGB，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小f′B＝F2＋F＝9 N，木块A的受力情况不变，C正确，A、B、D错误。]
4．(新情境题：以机械臂铁夹竖直夹起金属球为背景，考查摩擦力)《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，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直。
(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的？请做出解释。
(2)若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力会如何变化？
(3)若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力如何变化？
[解析] (1)小球受到的摩擦力大小始终与小球的重力大小相等，方向与相对运动趋势方向相反，竖直向上。
(2)若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍为静摩擦力，大小还是与重力大小相等。
(3)若铁夹水平移动，受到的摩擦力还是静摩擦力，f＝mg，保持不变。
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1摩擦力的产生条件有哪些？
提示：①两物体间有弹力，②接触面粗糙，③物体间有相对运动或相对运动趋势。
2计算摩擦力大小的方法有哪些？
提示：①公式法，②二力平衡法。
3摩擦力的方向有什么特点？
提示：与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反。
核心素养
学习目标
物理观念
知道摩擦力的概念，能用摩擦力的概念与规律解释生产生活中的有关现象，解决实际问题。
科学思维
掌握滑动摩擦力的公式，理解最大静摩擦力，会判断摩擦力的方向，并能计算大小。
科学探究
掌握通过实验探究滑动摩擦力与压力大小的关系，粗测最大静摩擦力的方法，能通过与他人交流解决实验中的问题。
科学态度与责任
能认识到实验对物理研究的重要性，通过解决实际问题，培养学习物理的兴趣。
静摩擦力
滑动摩擦力
产生条件
①两物体之间有弹力
②接触面粗糙
③有相对运动趋势
①两物体之间有弹力
②接触面粗糙
③有相对运动
“相对”的含义
两物体相对静止但有相对运动趋势
两物体间有相对运动
作用效果
阻碍物体间的相对运动趋势
阻碍物体间的相对运动
方向
跟接触面相切并与物体相对运动趋势的方向相反
跟接触面相切并与物体相对运动的方向相反
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