高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力学案，共11页。




1．滑动摩擦力


(1)定义：两个相互接触的物体，当它们eq \(□,\s\up4(01))相对滑动时，在接触面上产生的一种阻碍eq \(□,\s\up4(02))相对运动的力。


(2)方向：总是eq \(□,\s\up4(03))沿着接触面，并且跟物体eq \(□,\s\up4(04))相对运动的方向相反。


(3)大小：Ff＝μF压，F压表示eq \(□,\s\up4(05))压力的大小，μ是eq \(□,\s\up4(06))动摩擦因数，它的值跟接触面的eq \(□,\s\up4(07))材料和eq \(□,\s\up4(08))粗糙程度有关。


(4)作用效果：总是阻碍物体间的eq \(□,\s\up4(09))相对运动。


2．静摩擦力


(1)定义：相互接触的两个物体之间只有eq \(□,\s\up4(01))相对运动的趋势，而没有eq \(□,\s\up4(02))相对运动，这时的摩擦力叫作静摩擦力。


(2)方向：总是跟物体eq \(□,\s\up4(03))相对运动趋势的方向相反。


(3)大小：静摩擦力会随着外力的改变而改变。由二力平衡可知，静摩擦力的大小总等于使物体有相对运动趋势的外力。静摩擦力有一个最大限度，即最大静摩擦力Fmax，静摩擦力的大小范围是eq \(□,\s\up4(04))0

(4)作用效果：总是阻碍物体间的eq \(□,\s\up4(05))相对运动趋势。





典型考点一 滑动摩擦力


1．以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是( )


A．滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反


B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动


C．滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反


D．两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用


答案 C


解析 滑动摩擦力发生在相互接触并挤压，且接触面粗糙、有相对运动的两个物体间，滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，不一定与物体运动的方向相反，滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，不一定阻碍物体的运动，A、B、D错误，C正确。


2.(多选)如图所示，小华用水平方向的力F去推放在水平地面上质量为m的木箱，使它向前匀速移动。关于木箱受到的推力和摩擦力的大小，正确的是( )





A．推力等于摩擦力


B．摩擦力大小为μmg


C．推力大于摩擦力


D．若增大推力，摩擦力也随之增大


答案 AB


解析 由于物体匀速前进，根据二力平衡可知，推力等于摩擦力，A正确，C错误；由Ff＝μFN＝μmg可知，B正确；滑动摩擦力的大小跟接触面上的压力大小、接触面的粗糙程度、材质等有关，增大推力，物体所受滑动摩擦力的大小不变，D错误。


典型考点二 静摩擦力


3.在研究摩擦力的实验中，用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块，木块运动状态及弹簧测力计的读数如下表所示(每次实验时，木块与桌面的接触面相同)，则由此表分析可知( )





A．木块受到的最大静摩擦力为0.5 N


B．木块受到的最大静摩擦力一定为0.7 N


C．在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小有三次是相同的


D．在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小有两次是相同的


答案 C


解析 由表可知木块受到摩擦力为0.4 N和0.6 N时不动，为0.7 N时做加速直线运动，为0.5 N时，木块做匀速直线运动，此时拉力大小等于滑动摩擦力的大小，故最大静摩擦力可能为0.6 N，一定大于0.5 N、小于0.7 N，A、B错误；在五次实验中，第3、4、5次实验，木块受到的摩擦力是滑动摩擦力，由于实验过程中木块与桌面间的动摩擦因数与压力大小不变，则木块受到的滑动摩擦力大小不变，为0.5 N，C正确，D错误。


4．关于物体所受的静摩擦力，下列说法正确的是( )


A．静摩擦力的方向不一定与物体运动的方向相反


B．静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同


C．静摩擦力的方向可能与物体相对运动趋势的方向垂直


D．静止物体所受到的静摩擦力一定为零


答案 A


解析 静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反，其方向可能与物体的运动方向相同，也可能与物


体的运动方向相反，A正确，B、C错误；静止物体所受到的静摩擦力不一定为零，D错误。


5．(多选)用手握住一个盛有一部分油的油瓶，油瓶始终静止处于竖直方向，如图所示，下列说法中正确的是( )





A．瓶中油越多，手必须握得越紧


B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大


C．不管手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的


D．摩擦力的大小等于油瓶与油的总重力的大小


答案 ACD


解析 手握住油瓶，油瓶静止，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶与油的总重力平衡，油瓶与油越重，它受到的静摩擦力越大，手握得越紧，手与瓶间的压力越大，最大静摩擦力也越大，但油瓶受到的静摩擦力始终与油瓶和油的总重力平衡，大小不变，B错误，A、C、D正确。


典型考点三 静摩擦力和滑动摩擦力的综合应用


6．质量为2 kg的物体静止在水平地面上，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。现给物体一水平推力，g取10 N/kg。则：


(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力为多大？


(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力为多大？


答案 (1)5 N (2)10 N


解析 (1)最大摩擦力Ffmax＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N，


当推力F＝5 N时，F

(2)当推力F＝12 N时，F>Ffmax，物体在地面上滑动，


则Ff滑＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N。





1．关于由滑动摩擦力公式Ff＝μFN推导出的公式μ＝eq \f(Ff,FN)，下列说法正确的是( )


A．动摩擦因数μ与摩擦力Ff成正比，Ff越大，μ越大


B．动摩擦因数μ与正压力FN成反比，FN越大，μ越小


C．μ与Ff成正比，与FN成反比


D．μ的大小由两物体接触面的材料、粗糙程度决定


答案 D


解析 μ的大小由两个物体接触面的材料和粗糙程度决定，与Ff、FN均无关，A、B、C错误，D正确。


2.(多选)如图所示，以水平力F压物体A，这时A沿竖直墙壁匀速下滑，若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ，物体A的质量为m，那么物体A与墙面间的滑动摩擦力大小等于( )





A．μmg B．mg


C．F D．μF


答案 BD


解析 由于物体A匀速下滑，因此在竖直方向上二力平衡，mg＝Ff；根据滑动摩擦力的大小Ff＝μFN，FN＝F，得Ff＝μF，故A、C错误，B、D正确。


3.如图所示，物体受到水平向右、大小为F的拉力作用处于静止状态，如果改用大小仍为F、水平向左的力推物体，则( )





A．物体仍处于静止状态，受到的摩擦力大小不变


B．物体仍处于静止状态，受到的摩擦力变小


C．物体沿水平面滑动，受到的摩擦力大小不变


D．物体沿水平面滑动，受到的摩擦力变小


答案 A


解析 物体在水平方向受到拉力F和摩擦力而处于平衡状态，拉力F和水平面对物体的摩擦力平衡；力F反向后，这两个力仍满足二力平衡，物体仍处于静止状态，受到的摩擦力大小不变、方向相反，A正确，B、C、D错误。


4．一个步行前进的人，前脚受到的摩擦力为F1，后脚受到的摩擦力为F2，其方向是( )


A．F1和F2的方向均与人运动的方向相同


B．F1和F2的方向均与人运动的方向相反


C．F1和人的运动方向相反，F2与人运动的方向相同


D．F1和人的运动方向相同，F2与人运动的方向相反


答案 C


解析 前脚抬起，后脚在摩擦力的作用下产生向前的动力，摩擦力F2的方向和人运动的方向相同，而前脚落地时，相对地面有向前的运动趋势，故受到向后的摩擦力，为阻力，F1的方向与人的运动方向相反，故C正确，A、B、D错误。


5.如图所示，杂技演员用双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑，他所受到的摩擦力分别是F1和F2，则( )





A．F1向下，F2向上，且F1＝F2


B．F1向下，F2向上，且F1>F2


C．F1向上，F2向上，且F1＝F2


D．F1向上，F2向下，且F1＝F2


答案 C


解析 杂技演员向上、向下都做匀速运动，且只受重力和摩擦力作用，由二力平衡知，杂技演员所受的摩擦力方向总是竖直向上，大小等于其重力，C正确。


6．如图所示，放在水平桌面上的物块，处于静止状态，其中F1＝10 N，F2＝2 N。若撤去F1，则物块受到的摩擦力是( )





A．8 N，方向向右


B．8 N，方向向左


C．2 N，方向向右


D．2 N，方向向左


答案 C


解析 撤去F1前，木块在水平方向受三个力而平衡，有f＝F1－F2＝10 N－2 N＝8 N，物块处于静止状态，说明物块受到的最大静摩擦力大于或等于8 N；撤去F1后，外力为2 N，小于最大静摩擦力，故物块仍能处于静止状态，合力一定为零，则物块在水平方向上受到的摩擦力大小为2 N，方向向右，C正确，A、B、D错误。


7.如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，若长木板仍处于静止状态，则长木板受到地面的摩擦力大小一定为( )





A．μ2mg B．μ1(M＋m)g


C．μ1mg D．μ1mg＋μ2Mg


答案 A


解析 木块相对长木板向右滑动，受到向左的滑动摩擦力，大小为f1＝μ2N＝μ2mg；力的作用是相互的，故木块对长木板有向右的滑动摩擦力，长木板有向右滑动的趋势，受到地面对其向左的静摩擦力，根据平衡条件，有f2＝f1，因而f2＝μ2mg，A正确。


8.把一个重为G的物体，用一个水平力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如图所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是( )








答案 B


解析 由于物体受到的水平推力为F＝kt，由二力平衡得，墙与物体间的弹力FN＝kt。当F比较小时，物体所受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体沿墙壁下滑，此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，由公式Ff＝μFN可得，滑动摩擦力大小Ff＝μkt。当摩擦力Ff大小等于重力G时，物体有速度，不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力；随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡。B正确，A、C、D错误。


9．把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力F水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定，如图所示，则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是________ N。若用弹簧测力计测得物块P重13 N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为________。





答案 2.60 木头


解析 物块P在水平方向受到金属板给P的滑动摩擦力f，方向向左，受弹簧测力计向右的拉力F，由二力平衡可知，f＝F，测力计读数为2.60 N，所以f＝2.60 N；又根据f＝μG可得μ＝eq \f(f,G)＝0.2，从表中对比得知，物块P为木头。


10．如图所示，物体A的质量为5 kg，此时A与桌面间的最大静摩擦力为10 N，不计定滑轮与轻绳之间的摩擦。拉力F＝30 N时，系统处于静止状态，求物体B的质量M的取值范围。(g＝10 N/kg)





答案 2 kg≤M≤4 kg


解析 当物体B质量较大时，物体A有向右的运动趋势，桌面给物体A向左的静摩擦力，物体B的质量最大时有Mmaxg＝T，T＝F＋Fmax＝30 N＋10 N＝40 N，


所以物体B的最大质量为Mmax＝4 kg；


当物体B质量较小时，物体A有向左的运动趋势，桌面给物体A向右的静摩擦力，


物体B的质量最小时有


Mming＝T′，T′＝F－Fmax＝30 N－10 N＝20 N，


所以物体B的最小质量为Mmin＝2 kg，


则物体B质量的取值范围为2 kg≤M≤4 kg。


实验次数
小木块运动状态
弹簧秤读数(N)
1
静止
0.4
2
静止
0.6
3
加速
0.7
4
匀速
0.5
5
减速
0.3
材料
动摩擦因数
金属—金属
0.25
橡胶—金属
0.30
木头—金属
0.20
皮革—金属
0.28