2027年高考物理一轮复习学案练习含答案02-第二章 相互作用——力02-第二讲 摩擦力（教用）

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课标要求
认识摩擦力；知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
考点一 滑动摩擦力
回归教材 强基础
1．定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上产生的阻碍_ _ _ _ _ _ _ _ 的力。
【答案】相对运动
2．产生条件：（1）接触面_ _ _ _ ；（2）接触处有_ _ _ _ ；（3）两物体间有_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】粗糙； 弹力； 相对运动
3．方向：沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向_ _ _ _ 。
【答案】相反
4．大小：滑动摩擦力的大小与压力大小成正比，即Ff=μFN(μ 为动摩擦因数，取决于接触面的_ _ _ _ 及粗糙程度，FN为压力大小)。
【答案】材料
易错辨析
1．两物体间如果有相互作用的弹力，就一定存在摩擦力。（ ）
【答案】×
2．根据μ=FfFN可知，动摩擦因数μ 跟滑动摩擦力Ff成正比，跟FN成反比。（ ）
【答案】×
3．滑动摩擦力的方向与物体的运动方向一定相反。（ ）
【答案】×
4．滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面积的大小均无关。（ ）
【答案】√
突破核心 提能力
例1 如图所示，小朋友和雪橇的总质量m=60kg，大人用绳子拉动雪橇，绳子与水平方向夹角为37∘ ，当绳中拉力大小F=200N时，小朋友和雪橇恰能向右做匀速运动，g取10m/s2，取sin37∘=0.6、cs37∘=0.8，求：（计算结果可用分数表示）
（1） 雪橇受到雪面的支持力FN和摩擦力f1的大小；
（2） 雪橇与雪面间的动摩擦因数μ ；
（3） 某时刻，绳子突然断裂，雪橇和小朋友向前减速运动时所受摩擦力f2的大小。
【答案】（1） 480N；160N
（2） 13
（3） 200N
【解析】
（1） 分析雪橇和小朋友整体受力，竖直方向由平衡条件得
Fsin37∘+FN=mg，
解得雪橇受到雪面的支持力大小为
FN=480N，
水平方向由平衡条件得f1=Fcs37∘
解得雪橇受到雪面的摩擦力大小为
f1=160N。
（2） 由f1=μFN可得雪橇与雪面间的动摩擦因数为
μ=f1FN=13。
（3） 绳子突然断裂，则雪橇和小朋友向前减速运动时所受摩擦力大小为f2=μmg，
解得f2=200N。
考点二 静摩擦力
回归教材 强基础
1．定义：两个具有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的物体间在接触面上产生的阻碍_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的力。
【答案】相对运动趋势； 相对运动趋势
2．产生条件：（1）接触面粗糙；（2）接触处有弹力；（3）两物体间有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （仍保持相对静止）。
【答案】相对运动趋势
3．方向：沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向_ _ _ _ 。
【答案】相反
4．大小：（1）静摩擦力的大小与正压力大小_ _ _ _ （选填“有关”或“无关”），两物体间实际产生的静摩擦力在零和最大静摩擦力之间，具有可变性，由运动状态决定。
（2）最大静摩擦力Ffmax的大小与正压力大小_ _ _ _ （选填“有关”或“无关”）。
【答案】无关； 有关
易错辨析
1．运动的物体不可能受到静摩擦力作用。（ ）
【答案】×
2．正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变。（ ）
【答案】√
3．摩擦力的方向一定与接触面间的压力方向垂直。（ ）
【答案】√
突破核心 提能力
例2 如图所示，木块甲、乙中间夹有一压缩的轻弹簧，弹簧的劲度系数为300N/m，压缩量为3cm，用F=2N的水平拉力作用在木块乙上，甲、乙均静止不动。下列说法正确的是（ ）
A. 木块甲所受摩擦力的大小为7N，方向水平向右
B. 木块甲所受摩擦力的大小为9N，方向水平向右
C. 木块乙所受摩擦力的大小为11N，方向水平向右
D. 木块乙所受摩擦力的大小为2N，方向水平向左
【答案】B
【解析】甲静止不动，木块甲所受摩擦力与弹簧弹力平衡，则木块甲所受摩擦力的大小为f1=kx=300×3×10−2N=9N，方向水平向右，故A错误，B正确；乙静止不动，根据平衡条件可得木块乙所受摩擦力的大小为f2=kx+F=11N，方向水平向左，故C、D错误。
例3 多选 如图所示，书本甲叠放在书本乙上，甲、乙两书足够长，甲、乙的质量分别为m1=0.6kg、m2=0.2kg，甲、乙之间的动摩擦因数μ1=0.2，乙与桌面之间的动摩擦因数μ2=0.1。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，用水平向右的力F推书本甲，开始时F=0.6N，此后缓慢增大，下列说法正确的是（ ）
A. 当推力F=0.7N时，书本甲对书本乙的摩擦力大小为0.7N
B. 当推力F=1N时，书本均保持静止状态
C. 当推力F=1.8N时，书本甲、乙之间无相对滑动
D. 当推力F=2N时，书本甲、乙之间有相对滑动
【答案】AC
【解析】甲、乙间的最大静摩擦力为f甲乙=μ1m1g=1.2N，乙与桌面间的最大静摩擦力f桌乙=μ2(m1+m2)g=0.8N，以乙为研究对象，设乙的最大加速度大小为a，由牛顿第二定律有f甲乙−f桌乙=m2a，解得a=2m/s2，对整体由牛顿第二定律有F−f桌乙=(m1+m2)a，解得F=2.4N，则当推力F>2.4N时，书本甲、乙之间有相对滑动，故C正确，D错误；当推力F=0.7N时，甲、乙均保持静止，乙对甲的摩擦力为静摩擦力，则书本甲对书本乙的摩擦力大小为0.7N，故A正确；当推力F=1N时，推力大于乙与桌面间的最大静摩擦力，而小于2.4N，则书本甲、乙一起做匀加速直线运动，故B错误。
总结归纳
1.静摩擦力有无及方向的判断“三法”
（1）状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律判断静摩擦力的有无及方向。
（2）牛顿第三定律法
先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定与之接触的物体受到的静摩擦力方向。
（3）假设法
2.静摩擦力大小的分析与计算
（1）物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小。
（2）物体有加速度时，根据F合=ma，先求合力，再求静摩擦力。若只有静摩擦力提供加速度，则Ff=ma。
考点三 摩擦力的突变
当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。常见的摩擦力突变模型如下：
例4 多选 如图甲所示，一人用由0逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 木箱所受的最大静摩擦力Ffmax=21N
B. 木箱所受的静摩擦力先增大后不变
C. 木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D. 木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
【答案】AD
【解析】由题图乙可知，木箱所受的最大静摩擦力Ffmax=21N，A正确；木箱所受的静摩擦力逐渐增大，达到最大静摩擦力后突变为滑动摩擦力，B错误；木箱与地面间的滑动摩擦力为20N，则动摩擦因数μ=0.2，C错误，D正确。
例5 如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ 的平板上，当θ 从0∘ 缓慢增大到90∘ 的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ 的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为34，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，则（ ）
A. 0～q段图像可能是直线B. q～π2段图像可能是直线
C. q=π6D. p=3mg5
【答案】D
【解析】半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是mgsinθ=μmgcsθ ，故有μ=tanθ=34，解得θ=37∘ ，θ 在0∘～37∘ 之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsinθ ；θ 在37∘～90∘ 之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcsθ ；综上分析得Ff与θ 的关系如图中实线所示，当θ=37∘ 时Ff=mgsin37∘=0.6mg，即p=3mg5，故A、B、C错误，D正确。
例6 如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37∘ ，质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行，斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.7，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度v0的方向为正方向，g取10m/s2，取sin37∘=0.6、cs37∘=0.8）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】滑块上滑过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff=μFN和FN=mgcsθ ，联立解得Ff=5.6N，方向沿斜面向下。当滑块的速度减为0后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ>μmgcsθ ，滑块继续下滑，滑块所受的摩擦力仍为滑动摩擦力，方向为沿斜面向上，故C项正确。
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示例及解读
“静—静”突变
在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变”
“静—动”突变
物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水平力F从0逐渐增大，当物体开始滑动时，物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力
“动—静”突变
滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置时速度减为0，而后静止在斜面上，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力
“动—动”突变
水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑块受到的滑动摩擦力的方向水平向右，当传送带突然被卡住时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左