人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用3 摩擦力优秀学案及答案

3　摩擦力

1．定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力．

2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反．

3．大小：静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0＜F≤Fmax.

4．最大静摩擦力：数值上等于物体刚刚开始运动时的“拉力”．

1．静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间．(√)

2．运动的物体不可能受静摩擦力的作用．(×)

3．静摩擦力一定是阻力．(×)

如图3­3­1所示，用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，当担心手中瓶子掉下去时，总是用力握得更紧一些，这时瓶子所受的摩擦力增大了吗？

图3­3­1

【提示】　由二力平衡得，摩擦力总与重力大小相等，当用力握紧瓶子时，手与瓶子接触处压力增大，手对瓶子的最大静摩擦力增大，但静摩擦力保持不变．

把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图3­3­2所示．

图3­3­2

当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变．

探讨1：木块受到拉力1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？

【提示】　说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．

探讨2：随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？

【提示】　静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．

探讨3：静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？

【提示】　静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．

1．四种方法判断静摩擦力的有无

(1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势．

(2)假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动，判断思路如下：

(3)力的作用效果判断法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力．

(4)相互作用判断法：利用力的相互作用性，若甲对乙有静摩擦力，则乙对甲也有静摩擦力，据此可以判断物体是否受静摩擦力．

2．判断静摩擦力方向的常用方法

(1)假设法：可假设接触面光滑，将会看到物体发生相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向，从而判断静摩擦力的方向．

(2)平衡法：对于受力平衡的物体，分析除静摩擦力外其他力共同作用效果的方向，则静摩擦力的方向与其他力的共同作用效果的方向相反．

(3)相互作用法：根据力的相互性，若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反．

1．下列关于静摩擦力的说法中，正确的是(　　)

A．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力

B．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的

C．静摩擦力对物体的运动总是起阻碍作用

D．静摩擦力一定比滑动摩擦力大

【解析】　两个相对静止的物体间要满足静摩擦力产生的全部条件才有摩擦力，选项A错误；受静摩擦力作用的物体相对静摩擦力的施力物体静止，不一定是静止的，选项B正确；无论静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以与运动的方向相同，选项C错误；静摩擦力大小在零和最大静摩擦力之间，只有最大静摩擦力比滑动摩擦力大，选项D错误．

【答案】　B

2．如图所示为某运动员在100 m决赛途中的两个瞬间，其中图3­3­3甲、乙分别表示运动员脚用力后蹬和前脚刚好接触地面，用F1、F2分别表示运动员在两瞬间所受到的摩擦力，则关于F1、F2的方向，以下说法正确的是(　　)

【导学号：57632052】

甲            乙

图3­3­3

A．F1向后，F2向后 B．F1向前，F2向前

C．F1向前，F2向后 D．F1向后，F2向前

【解析】　奔跑过程中脚与地面接触时，脚与地面相对静止，受到静摩擦力．题图(甲)中，脚用力后蹬，相对地面有向后滑的趋势，受到向前的静摩擦力，F1向前，图(乙)中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势，受到的静摩擦力向后，F2向后．

【答案】　C

3．(多选)水平力F作用在物体B上，A、B一起做匀速直线运动，如图3­3­4所示，则(　　)

图3­3­4

A．A、B之间无摩擦力

B．A受到的摩擦力水平向右

C．B与地面之间无摩擦力

D．地面对B的摩擦力水平向右

【解析】　假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力，A正确、B错误；由于A、B一起匀速运动，故把A、B作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右，C错误、D正确．

【答案】　AD

1．定义：一个物体在另一个物体表面滑动的时候，受到另一个物体阻碍它滑动的力．

2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反．

3．大小：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即跟两个物体表面间的垂直作用力成正比．

4．公式：F＝μFN，其中μ为比例常数，叫做动摩擦因数，它的大小与相互接触的两个物体的材料、接触面的情况有(填：“有”或“无”)关，而与受力面积、速度等因素无(填：“有”或“无”)关．

1．只要两个物体之间有弹力产生，又有相对运动，两个物体之间就一定存在滑动摩擦力．(×)

2．滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间．(×)

3．静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力．(√)

用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图3­3­5所示，毛刷为什么向后弯曲？

图3­3­5

【提示】　因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反．

探讨1：汽车橡胶轮胎表面凹凸不平，试从物理的角度说明制作的道理．

【提示】　将汽车橡胶轮胎表面做得凹凸不平，目的是增大车轮与地面间的动摩擦因数，提高汽车的最大静摩擦力，使汽车行进时动力更强劲、安全．

探讨2：把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？

【提示】　手受到向后的阻力(滑动摩擦力)，增大手与桌面的压力后，感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大，说明滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大．

滑动摩擦力的大小

1．公式法：根据公式F＝μFN计算．①正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的大小根据受力情况确定；②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关．

2．二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动、静止)时，根据二力平衡条件求解．

4．一物体置于粗糙水平地面上，按如图3­3­6所示不同的放法，在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等，则木块受到的摩擦力的大小关系是(　　)

图3­3­6

A．Ff甲＞Ff乙＞Ff丙　 B．Ff乙＞Ff甲＞Ff丙

C．Ff丙＞Ff乙＞Ff甲 D．Ff甲＝Ff乙＝Ff丙

【解析】　物体在三种情况下所受摩擦力均为滑动摩擦力，由F＝μFN＝μmg知，物体在三种情况下所受摩擦力大小相等，选项D正确．

【答案】　D

5．如图3­3­7所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N．已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

图3­3­7

(1)木块所受的摩擦力的大小和方向；

(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；

(3)若撤去的力不是F1而是F2，木块受到的摩擦力的大小和方向．

【解析】　当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑＝μFN＝μG＝0.2×40 N＝8 N，故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N.

(1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的F＝F1－F2＝7 N的力．由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到桌面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左．

(2)将F1撤去后，由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍然保持静止．由二力平衡知识知，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右．

(3)撤掉F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左．

【答案】　(1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右　(3)8 N　水平向左

1．计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．

2．滑动摩擦力F的大小与物体运动的速度大小无关，与接触面的面积无关．

3．最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析问题方便，可认为二者相等．