2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 第2讲　摩擦力

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 第2讲　摩擦力，共56页。PPT课件主要包含了相对静止，相对运动，相对运动趋势，μFN，粗糙程度，答案D，明晰“三个方向”，答案A，摩擦力的分析与计算，摩擦力的突变问题等内容，欢迎下载使用。
[自主落实]一、静摩擦力与滑动摩擦力
[自我诊断]一、判断题(1)两物体只要有相对运动或相对运动趋势就一定有摩擦力。( )(2)运动的物体也可以受到静摩擦力作用。( ) (3)两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大。( )(4)物体间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大。( )(5)两物体间的摩擦力与两物体间的压力成正比。( )
二、选择题1．如图所示，用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推动，这时木箱受到的(　　)A．推力小于静摩擦力B．推力一定等于重力C．推力和最大静摩擦力大小一定相等D．推力和静摩擦力大小一定相等
解析：因为用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推动，推力小于最大静摩擦力；因大木箱处于静止状态，在水平方向上所受的推力与静摩擦力是一对平衡力，所以静摩擦力大小等于推力大小，并且方向相反，故D正确。
2．如图甲、乙所示，物体P、Q在力F作用下一起以相同速度沿力F方向匀速运动，图乙中斜面体固定不动。关于物体P所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力F相同B．图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力F相反C．图甲、乙中物体P均不受摩擦力D．图甲中物体P不受摩擦力，图乙中物体P受摩擦力，且方向与力F方向相同
解析：题图甲中，P做匀速运动，在水平方向所受合力为零，所以P不受摩擦力；题图乙中，假设P不受摩擦力，P将相对Q沿斜面向下运动，因此P受沿力F方向的摩擦力，选项D正确。
3．如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1的水平桌面上向右运动的物体质量为20 kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为10 N的拉力F作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g取10 N/kg)(　　)A．10 N，向右　　　B．10 N，向左C．20 N，向右 D．20 N，向左解析：由于FN＝mg，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μmg＝20 N，物体向右运动，则滑动摩擦力方向向左，故选项D正确。
摩擦力有无及方向的判断
2 ．掌握静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下。
(2)状态法：先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。(3)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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
【例1】　(2022·山东泰安高三检测)大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯。小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种无台阶，另一种有台阶，两种自动扶梯分别如图所示。此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有顾客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有顾客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行，则电梯在运送顾客上楼的整个过程中(　　)
A．在图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用B．在图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用C．在图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下D．在图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下
[解析]　乘客在无台阶的扶梯上运行时，在加速和匀速阶段，都受到重力、支持力和静摩擦力，匀速阶段乘客对扶梯的作用力竖直向下，在加速阶段偏离竖直方向。乘客在有台阶的扶梯上运行时，加速阶段受到重力、支持力和静摩擦力，乘客对扶梯的作用力偏离竖直方向；匀速阶段受到重力与支持力，乘客对扶梯的作用力竖直向下。综上分析可知A正确。
【例2】　如图所示，水平地面上的L形木板上放着一小木块，木板与小木块间有一个处于拉伸状态的弹簧，整个装置处于静止状态。下列说法正确的是(　　)A．木板对小木块无摩擦力作用B．木板对小木块的摩擦力方向向左C．地面对木板的摩擦力方向向左D．地面对木板的摩擦力方向向右
[解析]　对小木块受力分析，小木块受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力和木板的摩擦力，根据平衡条件知，木板对小木块的摩擦力方向向左，故A错误，B正确；对整体受力分析，在竖直方向上受到的重力和支持力平衡，若地面对木板有摩擦力，则整体合力不为零，则整个装置不可能处于静止状态，故地面对木板无摩擦力作用，故C、D错误。
判断摩擦力有无及方向的三点注意(1)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角。(2)分析摩擦力方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”。(3)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体也不一定是运动的。　
1．(摩擦力有无及方向的判断)如图所示，A、B两物块叠放在一起，B受到一水平向左的作用力F，A、B在粗糙的水平地面上保持相对静止地向右做直线运动。在向右运动的过程中，下列关于A、B所受到的摩擦力的说法正确的是(　　)A．A受到水平向右的摩擦力B．A可能不受摩擦力作用C．B受到地面水平向左的摩擦力D．B可能不受地面的摩擦力作用
解析：先对整体受力分析，根据相对地面的运动方向可知地面对B的摩擦力方向水平向左；根据合外力方向判断出整体的加速度方向水平向左，隔离A受力分析可知B对A的摩擦力方向水平向左，故选C。
2．(摩擦力有无的判断)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是(　　)A．A一定受到三个力B．B可能受到四个力C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．A与B之间一定有摩擦力
解析：对A、B整体受力分析，如图甲所示，其受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，C错误；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B只能受到三个力，B错误；对A受力分析，如图丙所示，其受到重力、推力F、B对A的弹力和摩擦力，共四个力，A错误，D正确。
1．静摩擦力的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则Ff＝ma。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力。
2．滑动摩擦力的分析与计算滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：(1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。
【例3】　如图所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面间的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，当它们滑动时，下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙、丙所受摩擦力相同B．甲受到的摩擦力最大C．乙受到的摩擦力最大D．丙受到的摩擦力最大[解析]　物体均在滑动，故受到的是滑动摩擦力。甲、乙、丙三个物体对地面的压力大小分别为FN甲＝mg－F sin θ，FN乙＝mg＋F sin θ，FN丙＝mg，根据Ff＝μFN可知，滑动摩擦力的大小关系为Ff乙>Ff丙>Ff甲，故C正确，A、B、D错误。[答案]　C
【例4】　(2022·山东济宁高三质检)如图所示，质量为M的长木板放在水平地面上，放在长木板上的质量为m的木块在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板保持静止，已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　)
A．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mgB．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2MgC．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gD．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动
[解析]　木块所受木板的滑动摩擦力大小为Ff1＝μ1mg，方向水平向左，根据牛顿第三定律可知，木板受到木块的摩擦力方向水平向右，大小等于μ1mg；木板处于静止状态，水平方向受到木块的滑动摩擦力和地面的静摩擦力，根据平衡条件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是
μ1mg，木板相对于地面处于静止状态，不能使用滑动摩擦力的公式计算木板受到的地面的摩擦力，所以木板与地面之间的摩擦力不一定是μ2(m＋M)g，故A正确，B、C错误。开始时木板处于静止状态，说明木块与木板之间的摩擦力小于木板与地面之间的最大静摩擦力，与拉力F的大小无关，所以即使拉力F增大到足够大，木板仍静止，故D错误。[答案]　A
分析计算摩擦力时的三点注意(1)在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清其受力是静摩擦力还是滑动摩擦力。(2)滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等。(3)“Ff＝μFN”中FN并不总是等于物体的重力。　
3．(静摩擦力的分析与计算)如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C三个物块，物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接，两弹簧的伸长量相同，且它们之间的夹角为120°，整个系统处于静止状态。已知A物块所受的摩擦力大小为Ff，则B物块所受的摩擦力大小为(　　)
解析：物块A水平方向上受弹簧的拉力FT和水平面的静摩擦力Ff作用，根据共点力平衡条件可知FT＝Ff，由于两根弹簧相同，且伸长量相同，因此，两弹簧上的弹力大小相等，物块B水平方向受两弹簧的拉力和水平面的静摩擦力Ff′作用，根据共点力平衡条件可知Ff′＝2FTcs 60°＝Ff，故选项B正确。
4．(滑动摩擦力的分析与计算)如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板间的动摩擦因数为μ。由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度v2沿导槽匀速运动，则拉力F的大小为(　　)
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5】　把一重为G的物体用一个水平的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖立的足够高的平整的墙上，如图所示。从t＝0时刻开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是 (　　)
[解析]　根据滑动摩擦力Ff＝μFN＝μF知，随着压力F均匀增大，摩擦力Ff均匀增大，当摩擦力增大到大于重力以后，物体做减速运动直到静止，摩擦力变为静摩擦力，始终等于受到的重力，故选项B正确。
【例6】　如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图乙所示，则在0～t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律不可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)(　　)
[解析]　物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为F－mg sin θ＋Ff＝0，解得Ff＝mg sin θ－F，若初态mg sin θ＝F，则B项可能；若初态mg sin θ>F，则C项可能；若初态mg sin θ