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高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案，共4页。学案主要包含了关于摩擦力的理解，摩擦力的有无方向，滑动摩擦力大小的求解，物体的受力分析等内容，欢迎下载使用。
专题一 关于摩擦力的理解
例1 关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是( )
A．有弹力一定有摩擦力
B．有摩擦力一定有弹力
C．摩擦力的大小和弹力大小成正比
D．弹力的方向一定和摩擦力方向垂直
解析 有弹力时若接触面光滑或无相对运动(趋势)，则无摩擦力，而有弹力是有摩擦力的前提条件，故A错，B正确；静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关，滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比，故C错；弹力的方向垂直接触面，而摩擦力的方向与接触面相切，因此两个力的方向垂直，故D正确．摩擦力的产生条件也可归结为：①接触面粗糙；②两物体间有弹力；③两物体间有相对运动或相对运动趋势．
答案 BD
归纳总结：摩擦力产生的条件是：(1)两物体间有弹力作用；(2)接触面不光滑；(3)有相对运动或相对运动趋势．
专题二 摩擦力的有无方向
例2 如图所示为皮带传送装置，甲为主动轮，乙为从动轮，传运过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是( )．
A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反
B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同
C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反
D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同
解析 由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间摩擦力为静摩擦力，假设甲轮与皮带间无摩擦力，则甲轮转动时皮带不动，P点相对于皮带向前运动，可知P点相对于皮带有向前运动的趋势，则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反；再假设皮带与乙轮间没有摩擦力，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同．
答案 B
归纳总结：在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键．“相对运动(趋势)”是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动，而不一定是相对于地面的运动．物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对地)方向相同，两者方向可能相同，也可能相反．如汽车上的木箱，当汽车突然加速时，箱子相对汽车向后滑动，与实际运动方向相反；汽车急刹车时，木箱相对车向前滑动，与实际运动方向相同．
专题三 摩擦力大小的求解
例3 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力．(取g＝10 m/s2)
(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
解析 在地面上，FN＝mg，则滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为
Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.
(1)当推力F＝5 N时，F＜Fmax，物体静止，则由二力平衡知：F静＝F＝5 N.
(2)当推力F＝12 N时，F＞Fmax，物体滑动，则F滑＝μFN＝μmg＝10 N.
答案 (1)5 N (2)10 N
归纳总结：(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
(2)静摩擦力可在0～Fmax之间变化，不能用公式F＝μFN计算，且静摩擦力与正压力无关．
(3)推力F＞Fmax，物体运动，对应于滑动摩擦力；F＜Fmax，物体不动，对应于静摩擦力．
专题四 滑动摩擦力大小的求解
例4 如图所示，重20 N的物块放在水平桌面上，用F＝8 N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动．求：(1)物块所受的摩擦力多大？(2)物块和桌面间的动摩擦因数多大？(3)当水平拉力增大到16 N时，物块受到的摩擦力多大？(4)物块在运动过程中突然撤去外力，在物块停止运动前它受到的摩擦力多大？
答案 (1)8 N (2)0.4 (3)8 N (4)8 N
解析 (1)物块匀速运动时，在水平方向和竖直方向各受到两个力的作用，如右图所示，水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力Ff，物块匀速运动时，这两个力大小相等，方向相反，即：Ff=F
所以物块所受的滑动摩擦力Ff=8 N.
(2)由图可知，
桌面对物块的支持力FN=G=20 N
由滑动摩擦力的公式Ff=μFN
得：μ===0.4.
(3)当水平拉力增大到16 N时，这时拉力和滑动摩擦力不再相等，应当用滑动摩擦力公式求解．
由Ff=μFN，μ和FN都没有变
所以这时的滑动摩擦力Ff=μFN=0.4×20 N=8 N.
(4)当去掉拉力后物块停止运动前，物块始终受到滑动摩擦力的作用．Ff=μFN，μ和FN均未变，Ff=8 N.
归纳总结：计算摩擦力的大小之前，首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力．
(1)滑动摩擦力大小F＝μFN.μ与F、FN均无关，只与接触面的性质有关，FN指正压力，并不一定等于重力．当物
体匀速运动时，也可由二力平衡求解．
(2)FN是两个相接触的物体间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力．它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等，也可以无任何关系．
(3)动摩擦因数μ的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定．
(4)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关．
专题五 物体的受力分析
例5如图所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb＝5 N、Fc＝10 N分别作用于物体b和c上，物体a、b和c仍保持静止．以F1、F2、F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则( )
A．F1＝5 N，F2＝0，F3＝5 N
B．F1＝5 N，F2＝5 N，F3＝0
C．F1＝0，F2＝5 N，F3＝5 N
D．F1＝0，F2＝10 N，F3＝5 N
解析 本题分别取物体a、物体a和b整体为研究对象，取物体a为研究对象：根据二力平衡可知，因为物体a处于静
止状态，所以物体a在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用，若物体a受到了物体b对它的摩擦力，但又没有其他的力与这个摩擦力相平衡，则物体a将不能保持静止状态，因此，物体a没有受到物体b对它的摩擦力，所以物体a和b之间的静摩擦力F1＝0.
取物体a和b整体为研究对象．在水平方向上物体a和b受到了向左的拉力Fb＝5 N，而物体a和b又是静止的，根据二力平衡知识可知，物体a和b一定还受到c对它的向右的静摩擦力，其大小为F2＝Fb＝5 N.
至此，根据题目给出的四个选项可知，该题答案应选C.
F3＝5 N，读者可用同样的方法求出．
答案 C
专题一 关于摩擦力的理解
例1 关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是( )
A．有弹力一定有摩擦力
B．有摩擦力一定有弹力
C．摩擦力的大小和弹力大小成正比
D．弹力的方向一定和摩擦力方向垂直
解析 有弹力时若接触面光滑或无相对运动(趋势)，则无摩擦力，而有弹力是有摩擦力的前提条件，故A错，B正确；静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关，滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比，故C错；弹力的方向垂直接触面，而摩擦力的方向与接触面相切，因此两个力的方向垂直，故D正确．摩擦力的产生条件也可归结为：①接触面粗糙；②两物体间有弹力；③两物体间有相对运动或相对运动趋势．
答案 BD
归纳总结：摩擦力产生的条件是：(1)两物体间有弹力作用；(2)接触面不光滑；(3)有相对运动或相对运动趋势．
专题二 摩擦力的有无方向
例2 如图所示为皮带传送装置，甲为主动轮，乙为从动轮，传运过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是( )．
A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反
B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同
C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反
D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同
解析 由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间摩擦力为静摩擦力，假设甲轮与皮带间无摩擦力，则甲轮转动时皮带不动，P点相对于皮带向前运动，可知P点相对于皮带有向前运动的趋势，则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反；再假设皮带与乙轮间没有摩擦力，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同．
答案 B
归纳总结：在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键．“相对运动(趋势)”是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动，而不一定是相对于地面的运动．物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对地)方向相同，两者方向可能相同，也可能相反．如汽车上的木箱，当汽车突然加速时，箱子相对汽车向后滑动，与实际运动方向相反；汽车急刹车时，木箱相对车向前滑动，与实际运动方向相同．
专题三 摩擦力大小的求解
例3 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力．(取g＝10 m/s2)
(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
解析 在地面上，FN＝mg，则滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为
Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.
(1)当推力F＝5 N时，F＜Fmax，物体静止，则由二力平衡知：F静＝F＝5 N.
(2)当推力F＝12 N时，F＞Fmax，物体滑动，则F滑＝μFN＝μmg＝10 N.
答案 (1)5 N (2)10 N
归纳总结：(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
(2)静摩擦力可在0～Fmax之间变化，不能用公式F＝μFN计算，且静摩擦力与正压力无关．
(3)推力F＞Fmax，物体运动，对应于滑动摩擦力；F＜Fmax，物体不动，对应于静摩擦力．
专题四 滑动摩擦力大小的求解
例4 如图所示，重20 N的物块放在水平桌面上，用F＝8 N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动．求：(1)物块所受的摩擦力多大？(2)物块和桌面间的动摩擦因数多大？(3)当水平拉力增大到16 N时，物块受到的摩擦力多大？(4)物块在运动过程中突然撤去外力，在物块停止运动前它受到的摩擦力多大？
答案 (1)8 N (2)0.4 (3)8 N (4)8 N
解析 (1)物块匀速运动时，在水平方向和竖直方向各受到两个力的作用，如右图所示，水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力Ff，物块匀速运动时，这两个力大小相等，方向相反，即：Ff=F
所以物块所受的滑动摩擦力Ff=8 N.
(2)由图可知，
桌面对物块的支持力FN=G=20 N
由滑动摩擦力的公式Ff=μFN
得：μ===0.4.
(3)当水平拉力增大到16 N时，这时拉力和滑动摩擦力不再相等，应当用滑动摩擦力公式求解．
由Ff=μFN，μ和FN都没有变
所以这时的滑动摩擦力Ff=μFN=0.4×20 N=8 N.
(4)当去掉拉力后物块停止运动前，物块始终受到滑动摩擦力的作用．Ff=μFN，μ和FN均未变，Ff=8 N.
归纳总结：计算摩擦力的大小之前，首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力．
(1)滑动摩擦力大小F＝μFN.μ与F、FN均无关，只与接触面的性质有关，FN指正压力，并不一定等于重力．当物
体匀速运动时，也可由二力平衡求解．
(2)FN是两个相接触的物体间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力．它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等，也可以无任何关系．
(3)动摩擦因数μ的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定．
(4)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关．
专题五 物体的受力分析
例5如图所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb＝5 N、Fc＝10 N分别作用于物体b和c上，物体a、b和c仍保持静止．以F1、F2、F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则( )
A．F1＝5 N，F2＝0，F3＝5 N
B．F1＝5 N，F2＝5 N，F3＝0
C．F1＝0，F2＝5 N，F3＝5 N
D．F1＝0，F2＝10 N，F3＝5 N
解析 本题分别取物体a、物体a和b整体为研究对象，取物体a为研究对象：根据二力平衡可知，因为物体a处于静
止状态，所以物体a在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用，若物体a受到了物体b对它的摩擦力，但又没有其他的力与这个摩擦力相平衡，则物体a将不能保持静止状态，因此，物体a没有受到物体b对它的摩擦力，所以物体a和b之间的静摩擦力F1＝0.
取物体a和b整体为研究对象．在水平方向上物体a和b受到了向左的拉力Fb＝5 N，而物体a和b又是静止的，根据二力平衡知识可知，物体a和b一定还受到c对它的向右的静摩擦力，其大小为F2＝Fb＝5 N.
至此，根据题目给出的四个选项可知，该题答案应选C.
F3＝5 N，读者可用同样的方法求出．
答案 C
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