3.2 摩擦力(知识解读)(解析版)
知识点 1 滑动摩擦力和动摩擦因数
知识点 2 静摩擦力与最大静摩擦力
知识点 3 摩擦力的判断和计算
知识点 4 探究影响滑动摩擦力大小的因素
作业 巩固训练
知识点 1 滑动摩擦力和动摩擦因数
1、滑动摩擦力
(1)定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物
体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。
(2)产生条件:①接触面粗糙;②有弹力;③有相对运动。
(3)滑动摩擦力的方向:总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反。
(4)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力跟正压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表
面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN,F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ
叫动摩擦因数。
(5)效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可
能是阻力。
2、动摩擦因数
(1)定义:彼此接触的物体做相对运动时摩擦力和正压力之间的比值,称为动摩擦因数
μ.当物体处于水平运动状态时,正压力=重力。
(2)影响因素:不同材质的物体的动摩擦因数不同,μ与接触面的材料、接触面的粗糙程
度有关,无单位。
注意:动摩擦因数与压力无关、与接触面积大小无关、与滑动摩擦力的大小无关、与相对运
动的速度大小无关。动摩擦系数是物体本身的属性,只与物体本身有关,与有没有进行相对
运动,以及有没有正压力无关。所以不能说动摩擦系数与摩擦力成正比,与正压力成反比。
只能说摩擦力与正压力和动摩擦系数成正比,也就是 f=μN。
【典例 1-1】小明同学用力传感器探究物块受的摩擦力,如图甲所示。固定的力传感器通过
水平细线与物块相连,能记录细线拉力大小 F。物块放在水平长木板上,现沿细线拉直方向
用力抽动长木板,得到F - t 图像如图乙所示。结合图示相关信息,以下论断不正确的是
( )
A.物块所受摩擦力方向与长木板运动方向相同
B.物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值
C.由题中信息可以测出物块与木板间的动摩擦因数
D.细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等
【答案】C
【详解】A.长木板所受摩擦力方向与其运动方向相反,根据牛顿第三定律可知,物块所受
摩擦力方向与长木板运动方向相同。故 A 正确,不符合题意;
B.静摩擦力随着拉力的增大,不断变大,滑动摩擦力略小于最大静摩擦力。由图乙可知,
物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值约为 10N。故 B 正确,不符合题意;
C.根据滑动摩擦力公式有
f = mmg
由于物块的质量未知,故无法测出物块与木板间的动摩擦因数。故 C 错误,符合题意;
D.物块在水平方向上只受到细线的拉力和长木板对其的摩擦力,而物块始终处于静止状态。
根据平衡条件可知,细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等,方向相反。故 D 正
确,不符合题意。
故选 C。
【点睛】明确物块所受摩擦力的类型,掌握静摩擦力和滑动摩擦力的区别与特点。
【典例 1-2】(多选)如图所示,一个质量为m =1kg 木块放在水平面上,在水平向右的外力
F = 5N 作用下向右做匀速运动,取 g =10m/s2 ,下列说法正确的是( )
A.木块与水平面间的动摩擦因数为 0.5
B.若运动过程中突然将外力大小变为10N ,则摩擦力大小也立刻变为 10N
C.若运动过程中突然将外力变为水平向左,则摩擦力方向立刻变为水平向右
D.若运动过程中突然将外力撤掉,则一段时间内摩擦力大小不变
【答案】AD
【详解】A.木块向右做匀速运动,则有
F = f , f = mmg
解得
m F= = 0.5
mg
故 A 正确;
B.若运动过程中突然将外力大小变为10N ,物体做加速运动,木块受到的滑动摩擦力大小
不变,故 B 错误;
C.若运动过程中突然将外力变为水平向左,物体向右做减速运动,此时运动方向不变,摩
擦力方向向左,故 C 错误;
D.若运动过程中突然将外力撤掉,物体做减速运动,仍受滑动摩擦力,则一段时间内摩擦
力大小不变,故 D 正确。
故选 AD。
【典例 1-3】如图所示,质量分别为 m1 和 m2 的两物块叠放在一起,用细线跨过定滑轮相连,
不计滑轮摩擦,细线都呈水平状态。已知 m1与 m2之间的动摩擦因数为 μ1,m2与地面间动
摩擦因数为 μ2,为了使 m1匀速向右运动,所需水平拉力 F 为多大
【答案】 2m1m1g + m2 (m1 + m2 )g
【详解】对 m1受力分析,如图所示
根据平衡条件可得
F = T + f1 = T + m1m1g
对 m2受力分析,如图所示
根据平衡条件可得T = f2 + f 1 = m2 (m1 + m2 )g + m1m1g
联立解得F = 2m1m1g + m2 (m1 + m2 )g
【变式 1-1】如图所示,某同学在擦黑板。已知黑板擦的重力为 5N,黑板擦对黑板的压力为
6N。黑板擦与黑板间的动摩擦因数为 0.2,则黑板擦与黑板间的滑动摩擦力大小为( )
A.1.2N B.1.0N C.5N D.6N
【答案】A
【详解】黑板擦与黑板间的滑动摩擦力大小为
f = mFN = 0.2 6N =1.2N
故选 A。
【变式 1-2】(多选)如图,粗糙的水平地面上,质量为 3kg 的木块以一定的初速度向右滑行
的同时还受到一个向左的 10N 水平推力的作用,已知地面的动摩擦因数为 0.2。在木块停止
运动之前,下列说法正确的是( g = 10m/s2 )( )
A.木块受到水平向左的滑动摩擦力 B.地面对木块的滑动摩擦力大小为 6N
C.地面对木块的支持力为 3N D.地面对木块的滑动摩擦力大小为 10N
【答案】AB
【详解】A.木块向右运动,则受到水平向左的滑动摩擦力,选项 A 正确;
BD.地面对木块的滑动摩擦力大小为
f = mmg = 6N
选项 B 正确,D 错误;
C.地面对木块的支持力为
FN = mg = 30N
选项 C 错误。
故选 AB。
【变式 1-3】如图所示,一质量不计的弹簧原长为 x0 = 10cm ,一端固定于质量m = 2kg的物体
上,在另一端施加一水平拉力。若物体与水平面间的动摩擦因数为m = 0.2 ,最大静摩擦力
为 fm = 4.8N ,当弹簧拉长至 x =13cm时,物体恰能开始运动(g 取10m/s2,弹簧始终在弹性
限度内)。
(1)求弹簧的劲度系数 k;
(2)当物体做匀速直线运动时,求弹簧长度x1
【答案】(1)160N/m;(2)12.5cm
【详解】(1)当弹簧拉长至 x =13cm时,物体恰能开始运动,则
k(x - x0 ) = fm
解得
k=160N/m
(2)当物体做匀速直线运动时
k(x1 - x0 ) = mmg
解得
x1=12.5cm
知识点 2 静摩擦力与最大静摩擦力
1、静摩擦力
(1)定义:互相接触的两物体存在相对运动的趋势而又保持相对静止时,在接触面上产生
的阻碍相对运动趋势的力,叫静摩擦力。
(2)产生条件:a.相互接触且发生弹性形变;b.有相对运动趋势;c.接触面粗糙。
(3)方向:总是与物体的相对运动趋势方向相反。
(4)作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用。
2、最大静摩擦力和静摩擦力的大小
(1)静摩擦力有一个最大的限度,即最大静摩擦力 Fmax,静摩擦力的大小范围是 0<F≤
Fmax。
(2)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它
们数值相等。
【典例 2-1】如图所示,一质量为 m 的木块放在水平桌面上,在水平方向受到F1和F2 作用
而处于静止状态,其中F1 = 10N, F2 = 3N 。已知木块与地面的动摩擦因数为 0.1 最大静摩擦
力等于滑动摩擦力。现撤去F1保留F2 。则木块在水平方向受到的摩擦力为( )
A.10N,方向向左 B.3N,方向向左
C.3N,方向向右 D.0
【答案】C
【详解】因为F1 = 10N, F2 = 3N 且物体保持静止,可知物体受静摩擦力大小为
f=F1-F2=7N
方向向左,物体受最大静摩擦力 fm≥7N;现撤去 F1保留 F2 ,因 F2 = 3N此时木块在水平方向受到的摩擦力为 3N,方向向右。
故选 C。
【典例 2-2】(多选)如图,某同学手握一个酒瓶,使瓶身处于竖直方向且始终保持静止,
以下说法中正确的是( )
A.手受到的摩擦力方向竖直向下
B.手握得越紧,酒瓶和手之间的动摩擦因数越大
C.手握得越紧,酒瓶和手之间的最大静摩擦力变大
D.往瓶子里倒水,瓶子受到的摩擦力不变
【答案】AC
【详解】A.对酒瓶受力分析可知,手对酒瓶的摩擦力方向竖直向上与酒瓶的重力平衡,则
手受到酒瓶的摩擦力方向竖直向下,故 A 正确;
B.酒瓶和手之间的动摩擦因数与接触面的粗糙程度有关,与手握的压力无关,故 B 错误;
C.手握得越紧,手对酒瓶的压力越大,则酒瓶和手之间的最大静摩擦力变大,故 C 正确;
D.往瓶子里倒水,在酒瓶仍然静止时,酒瓶和水的总重力变大,则手对酒瓶的摩擦力也变
大,故 D 错误。
故选 AC。
【变式 2-1】如图所示,一张沙发放在水平地面上,一人用水平力 F 向右推沙发。F = 40N
时沙发没被推动,F = 60N时沙发恰好被推动,F = 55N 时沙发做匀速直线运动。关于沙发
受到的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.当F = 40N时,沙发没有受到摩擦力作用
B.当F = 40N时,沙发受到的摩擦力大小为 60N,方向向左
C.当F = 80N 时,沙发受到的摩擦力大小为 80N,方向向左
D.沙发和地面间的最大静摩擦力大小为 60N
【答案】D
【详解】AB.当F = 40N时,沙发没有推动,即此时沙发处于受力平衡状态,受力分析可知,
此时受到的摩擦力为静摩擦力,大小与推力大小相等,为 40N,方向向左,故 AB 错误;
CD.当F = 60N时沙发恰好被推动,即此时沙发受到的静摩擦力达到最大值。故沙发和地面
间的最大静摩擦力大小为 60N,当F = 55N 时,沙发做匀速直线运动,即此时沙发处于受力
平衡状态,受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为 55N。根据滑动摩擦力的影响因素可知,当
F = 80N > 60N时,沙发受到的摩擦力仍为滑动摩擦力,大小仍为 55N,方向向左,故 C 错
误,D 正确。
故选 D。
【变式 2-2】(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 10 kg 的木箱,木箱所受的摩擦力 Ff与 F 的关系如图乙所示,g 取 10 m/s2,下列说法
正确的是( )
A.木箱所受的最大静摩擦力 Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力 Fmax=20 N
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
【详解】AB.由图可知,木箱所受的最大静摩擦力 Fmax=21 N,选项 A 正确,B 错误;
CD.木箱与地面间的滑动摩擦力为 f=20N,则动摩擦因数
m f 20= = = 0.2
mg 100
选项 C 错误,D 正确。
故选 AD。
知识点 3 摩擦力的判断和计算
1、滑动摩擦力的判断和计算
(1)判断滑动摩擦力的有无:根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动,确定物体之
间是否存在滑动摩擦力。
(2)求解方法的选取
①如果物体做匀速直线运动,可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力大小。
②如果物体做非匀速直线运动,可根据公式 Ff=μFN求解滑动摩擦力的大小。
2、静动摩擦力的判断和计算
(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)静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在 0~最大静摩擦力 Fm之间变化,跟相对运
动趋势强弱程度有关,但跟接触面相互挤压力 FN无直接关系,由受力物体所处的运动状态
根据平衡条件或牛顿第二定律来计算。
【典例 3-1】如图所示,一个与水平方向夹角为q 的传送带,现将一物块轻轻地放在传送带
最上端,各接触面粗糙。关于物块刚放上传送带的一小段时间内,下列说法正确的是( )
A.当传输带逆时针转动时,物块轻放后受静摩擦力
B.当传输带顺时针转动时,物块轻放后摩擦力方向沿斜面向上
C.如果传送带不运动,物块一定不受摩擦力作用
D.传送带的速度越大,物块轻放后受到的摩擦力越大
【答案】B
【详解】A.当传输带逆时针转动时,物块轻放后受沿传送带向下的滑动摩擦力,选项 A 错
误;
B.当传输带顺时针转动时,物块轻放后受沿斜面向上的摩擦力,选项 B 正确;
C.如果传送带不运动,物块轻放后可能下滑,受沿斜面向上的滑动摩擦力,也可能静止,
受沿斜面向上的静摩擦力,选项 C 错误;
D.物块轻放后受到的滑动摩擦力等于 μmgcosθ,与传送带的速度大小无关,选项 D 错误。
故选 B。
【典例 3-2】(多选)如图甲所示,质量为 m=1kg 的木块 A 静止在足够长的水平木板 B 上,
木板 B 放在水平地面上,A、B 之间的动摩擦因数 μ=0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
从 t=0 时刻起,A 受到如图乙所示的水平向右的外力 F 作用,已知木板 B 始终保持静止不动,
g = 10m/s2 ,则( )
A.t=1s 时,A 受到的摩擦力大小为 2N
B.t=2s 时,A 恰好相对 B 发生滑动
C.t=3s 时,A 受到的摩擦力大小为 6N
D.t=4s 时,B 受到地面的摩擦力大小为 4N
【答案】ABD
【详解】A.A、B 之间的最大静摩擦为
fm = mmg = 4N t=1s 时,A 受到的拉力为 2N,小于 4N,所以 A 静止,则 A 受到的摩擦力大
小等于拉力的大小为 2N,故 A 正确;
B.t=2s 时,A 受到的拉力为 4N,恰好等于 fm ,则 A 恰好相对 B 发生滑动,故 B 正确;
C.t=3s 时,A 受到的拉力为 6N,大于 4N,A 做加速运动,A、B 之间为滑动摩擦力,所以 A
受到的摩擦力大小为 4N,故 C 错误;
D.t=4s 时,A 受到的拉力为 8N,大于 4N,A 做加速运动,A、B 之间为滑动摩擦力,所以 A
受到的摩擦力大小为 4N,则 B 受到 A 的摩擦力也为 4N,由于木板 B 始终保持静止,则地面
给 B 的摩擦力也等于 4N,方向与 A 给 B 的摩擦力方向相反,故 D 正确。
故选 ABD。
【典例 3-3】质量为5kg 的木块放在水平地板上,用F =10N 的水平拉力拉该木块时,木块
恰能做匀速直线运动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(g 取 10 m / s2 )
(1)求木块与地板间的动摩擦因数;
(2)若 F 的大小不变而将方向改为竖直向下作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平
拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态?
(3)若木块初始静止,用F1 = 6N的水平拉力拉该木块时,木块受到的摩擦力是多大?
【答案】(1)0.2;(2)12N;(3)6N
【详解】(1)木块做匀速直线运动,则
F = mmg
故
m = F 10
mg = =0.25 10
(2)将 F 的方向改为竖直向下后,木块对水平地板的压力
FN =mg + F =60 N
保持木块做匀速直线运动的拉力
F′=mFN = 0.2×60N=12 N
(3) 若木块初始静止,用F1 = 6N 的水平拉力拉该木块时
F1 < Fmax
则物体静止不动
Ff = F1=6N
【变式 3-1】如图所示,物体 A、B 叠放在物体 C 上,C 置于水平地面上,在水平力 F 作用
下,A、B、C 一起匀速向右运动,下列说法正确的是( )
A.若 F 作用在 C 上,则 C 对 B 有向右的摩擦力
B.若 F 作用在 B 上,则地面可能是光滑的
C.若 F 作用在 B 上,则物体 C 受到三个摩擦力作用
D.若 F 作用在 A 上,则 C 对地面的摩擦力方向向右
【答案】D
【详解】A.在水平力 F 作用下,A、B、C 一起匀速向右运动,若 F 作用在 C 上,则 B 水平
方向不受力的作用,故 A 错误;
B.若 F 作用在 B 上,地面对 C 有向左的摩擦力,地面不可能是光滑的,故 B 错误;
C.若 F 作用在 B 上,则物体 C 受到两个摩擦力作用,故 C 错误;
D.若 F 作用在 A 上,地面对 C 的摩擦力方向向左,则 C 对地面的摩擦力方向向右,故 D 正
确。
故选 D。
【变式 3-2】(多选)如图甲所示,重 25N 的木块放在水平桌面上,给木块施加一随时间逐
渐增大的水平拉力 F,根据传感器收集到的信息绘出木块受到的摩擦力Ff 随 F 变化的图像
如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.当拉力 F 增大到 10N 时,木块开始做匀速直线运动
B.当拉力 F 增大到 11N 时,木块受到的合力大小为 1N,方向与拉力 F 相同
C.当拉力 F 增大到 13N 时,木块受到的摩擦力大小为 10N
D.木块与水平桌面间的动摩擦因数为 0.4
【答案】CD
【详解】根据图乙可知当拉力 F 增大到 10N 时,木块受的摩擦为静摩擦力,当拉力 F 增大
到 12N 时,木块受的摩擦力为最大静摩擦力,接下来木块开始运动,受的滑动摩擦力,大
小为 10N。
A.当拉力 F 增大到 10N 时,木块受到静摩擦力,此时木块仍处于静止状态,故 A 错误;
B.当拉力 F 增大到 11N 时,木块仍受到静摩擦力作用,木块处于静止状态,合力为零,
故 B 错误;
C.当拉力 F 增大到 13N 时,木块受到滑动摩擦力作用,大小为 10N,故 C 正确。
D.滑动摩擦力大小为 10N,动摩擦因数为
m F 10= = = 0.4
mg 25
故 D 正确。
故选 CD。
【变式 3-3】如图所示,一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m = 2kg的物体上,
另一端施一水平拉力F ,若物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 ,弹簧的劲度系数200N / m
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等, g = 10m/s2 )
(1)弹簧拉长至11cm时,物体所受摩擦力的大小;
(2)若将弹簧拉长13cm 时,物体所受的摩擦力大小;
(3)如图用一水平力F 拉着物体在水平地面上做匀速直线运动,从 t = 0时刻起水平力F 的
大小随时间均匀减小,到 t1 时刻F 减小为零。画出0 - t1 内物体所受的摩擦力Ff 大小随时间 t
的变化可能图像。
【答案】(1)2N;(2)4N;(3)见解析
【详解】(1)若弹簧长度为 x1 =11cm=0.11m 时,弹簧的拉力为
F1 = k x1 - x0 = 200 0.11- 0.10 N=2N
最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力
Ffmax = 0.2 2 10N = 4N
可知物体没动,则所受的静摩擦力为
Ff1 = F1 = 2N
(2)若弹簧长度为 x2 = 0.13cm 时,弹簧弹力
F2 = k x2 - x0 = 200 0.13 - 0.10 N = 6N
物体加速前进,此时所受到的滑动摩擦力为
Ff2 = mmg = 0.2 2 10N = 4N
(3)若0 - t1 时间内物体一直减速运动,则可能图像如图所示;
若0 - t1 时间内物体先减速直到停止,但是力 F 此时还未减到零,则图像为
知识点 4 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1、实验目的:找出影响滑动摩擦力大小的因素。
2、实验原理:使物体静止在做匀速直线运动水平面上,根据二力平衡,得出摩擦力=拉力。
3、实验类型:探究型。
4、实验流程:假设 设计 实验 结论。
5、实验器材:弹簧秤、带钩的盒子、一个 50克的砝码、一块表面光滑的玻璃、表面粗糙的
木板。
6、实验步骤
(1)通过日常生活中碰到的情况加以分析,假设问题的结论与物体对接触面的压力有关,
然后设计实验:
①用弹簧秤钩住盒子分别放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板缓慢的做匀速直线运
动,记下弹簧秤的读数。
②盒子上再放上砝码,再用弹簧秤钩住盒子分别放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木
板和前面同样的速度缓慢的做匀速直线运动,记下弹簧秤上的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:
比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,滑动摩擦力的大小和滑动物体对接
触面的压力大小有关,物体材质一样的情况下,物体对接触面压力大的摩擦力大。
(2)假设问题的结论与拉动物体的速度有关,然后设计实验:
①用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板以 0.5m/s的速度做匀速直
线运动,记下弹簧秤的读数。
②用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板以 1m/s的速度做匀速直线
运动,记下弹簧秤的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,在压
力和物体材质一样的情况下,滑动摩擦力的大小和拉动滑动物体的速度大小没有关系。
(3)假设问题的结论与物体与接触面的材质有关,然后设计实验:
①弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧
秤的读数。
②在盒子上加上一个砝码,用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板
匀速直线运动,记下弹簧秤的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,物体
对接触面的压力一定时,滑动摩擦力的大小和滑动物体与接触面的粗糙程度有关,接触面越
粗糙,滑动摩擦力就越大.
(4)假设问题的结论与物体与接触面的面积有关,然后设计实验:
①把盒子面积小的一面(2CM2)分别水平放在光滑的玻璃和粗糙的木板上,再用弹簧秤钩
住盒子,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧秤的读数.
②把盒子面积大的一面(3CM2)分别水平放在光滑的玻璃和粗糙的木板上,用弹簧秤钩住
盒子,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧秤的读数.
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验(1)和(2);(3)和(4)可以得出,在压力和物
体与接触面的材质一样的情况下,滑动摩擦力的大小和滑动物体与接触面的接触面积没有关
系。
7、实验结论:滑动摩擦力的大小和滑动物体对接触面的压力大小有关,还和接触面的材料
性质、粗糙程度有关。当物体对接触面间的压力越大,接触面越粗糙时,滑动摩擦力越大。
【典例 4-1】科学探究活动通常包括以下几个环节:提出问题、猜想与假设、制定计划与设
计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等,一位同学在学习了滑动
摩擦力之后,认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关,于是他通过实验探
究这个问题。
(1)这位同学认为,滑动摩擦力的大小与两物体的面积的大小成正比,这属于上述科学探
究的 环节。
(2)完成本实验,他选择的木块应是下列选项中的 。
A.各面粗糙程度相同的正方体
B.各面粗糙程度相同,长宽高各不相同的长方体
C.各面粗糙程度不同的正方体
D.各面粗糙程度不相同,长宽高各不相同的长方体
为了测定两木块 A 和 B 间的动摩擦因数 μ,甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案。
(3)用某一弹簧测力计的示数表示 A 和 B 之间的滑动摩擦力大小,你认为方案 更
易于操作。
(4)若 A 和 B 的重力分别为 80N 和 120N,当甲中 B 被拉动时,弹簧测力计 a 示数为 40N,
b 示数为 70N,则 A、B 间的动摩擦因数为 。
【答案】 猜想与假设 B 甲 0.5
【详解】(1)[1]这位同学认为,滑动摩擦力的大小与两物体的面积的大小成正比,这属于
上述科学探究的猜想与假设环节。
(2)[2]在探究摩擦力大小与接触面积大小的关系,必须要保证压力与接触面的粗糙程度不
变,只改变接触面积的大小。
故选 B。
(3)[3]甲方案中拉动 B 物体,不需要控制物体 B 做匀速直线运动,弹簧测力计的示数就与
滑动摩擦力的大小相等且弹簧测力计静止,便于读取示数;
乙方案中用弹簧测力计拉动 A 物体,需要控制 A 做匀速直线运动,才能使弹簧测力计的示
数与滑动摩擦力的大小相等,但是在实际操作过程中 A 的运动状态不容易保持匀速直线运
动,故弹簧测力计的示数不稳定,且弹簧测力计时运动的,不易于读取示数。
故甲方案更便于操作。
(4)[4]在甲中,B 对 A 的支持力大小为
FN = GA = 80N
两物体间的摩擦力与 a 弹簧测力计的示数相等,则有
f = Fa = 40N
根据
f = mFN
可得 A、B 间的动摩擦因数为
m f 40= = = 0.5
FN 80
【变式 4-1】某实验小组用如图甲所示的实验装置来测量铁块与木板间的动摩擦因数。将一
铁块和水平木板叠放于水平桌面上,已校准的弹簧测力计一端固定,另一端通过细绳与铁块
相连。
(1)实验时先测量铁块所受的重力大小 G,弹簧测力计的示数如图乙所示,可读出铁块所
受的重力大小 G= N。
(2)通过另一根细绳拉着木板向右运动的过程中,读出弹簧测力计的示数 F。拉动木板运
动时 (填“需要”或“不需要”)确保木板做匀速直线运动,连接铁块与弹簧测力计的细
绳 (填“需要”或“不需要”)确保水平。
(3)铁块与木板间的动摩擦因数 μ= (用题中给定的物理量符号表示)。
(4)某同学在实验过程中,先将弹簧测力计竖直悬挂后调零,测完铁块所受的重力后直接
按第(2)问中的步骤完成实验。考虑到弹簧本身的重力作用,竖直悬挂时的原长比水平放
置时的原长长,实验测得的动摩擦因数 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。
F
【答案】 3.15/3.14/3.13/3.16 不需要 需要 偏小
G
【详解】(1)[1] 弹簧测力计的示数为 3.15N;
(2)[2]只要木板运动,铁块受到的就是滑动摩擦力,就可以通过弹簧测力计的示数读出滑
动摩擦力,故不需要确保木板做匀速直线运动;
[3]为使细绳的拉力始终等于滑动摩擦力,需要确保连接铁块与弹簧测力计的细绳水平;
(3)[4] 弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力,故有
F = mG
可得
m F=
G
(4)[5] 先将弹簧测力计竖直悬挂后调零,测铁块所受的重力,考虑了弹簧本身的重力作
用,则重力测量准确;
F
水平测拉力时,由于未水平情况下调零,则测力计所测拉力偏小,根据m = ,则所测动摩
G
擦因数偏小。
【变式 4-2】研究滑动摩擦力的“摩擦力的研究”实验装置如图(a)所示,所用“活动长板”厚
度均匀,轨道水平放置。
(1)为减小实验误差,实验前应调节力传感器位置,使 ;
(2)实验中, (选填“必须”或“不必”)匀速拉动“活动长板”,因为 ;
(3)实验中改变木板上添加砝码的质量 m,如图(a)方向拉动“活动长板”移动一段时间,
测得力传感器在这段时间内的平均读数 T。作T - m 图线如图(b)所示。由图可知“木板”与
“活动长板”间的滑动摩擦系数为 (保留到小数点后 3 位),“木板”的质量为
g (保留到小数点后 1 位)。
【答案】 细线水平(或细线与轨道平行) 不必 无论“活动长板”是否被匀速
拉动,木板总是保持静止状态,“木板”与“活动长板”间正压力保持不变,则“活动长板”与“木
板”间滑动摩擦力不会因“活动长板”运动速度的改变而改变 0.148 20.3
【详解】(1)[1]本实验研究活动长板与木板间的滑动摩擦力,为使绳子拉力等于滑动摩擦
力,实验前应调节力传感器位置使细线与轨道平行。
(2)[2][3] 实验中无论“活动长板”是否被匀速拉动,木板总是保持静止状态,“木板”与“活
动长板”间正压力保持不变,则“活动长板”与“木板”间滑动摩擦力不会因“活动长板”运动速度
的改变而改变,因此不必匀速拉动“活动长板”。
(3)[4] 设木块的质量为 M,由平衡条件得
T = m M + m g = mmg + mMg
因此F - m图像的斜率
k = mg
由图可知斜率为
k 0.40 - 0.03= =1.48
250 10-3
可得
m k= = 0.148
g
[5]由图知,当m = 0时,T0 = 0.03N 。代入可得
M T0 0.03= = kg 20.3g
mg 0.148 10
一、单选题
1.如图所示,一位同学站在水平的船面上,用竹杆支撑岸边,小船水平向右运动,人和船
之间没有相对运动。则( )
A.人所受重力就是人对船的压力 B.杆发生形变,杆对船产生弹力
C.人对船的压力方向竖直向下 D.人对船可能有滑动摩擦力
【答案】C
【详解】A.人对船的压力施力物体是人,人的重力施力物体是地球,所以不是同一个力,
故 A 错误;
B.杆产生形变,杆是对人产生弹力,杆与船没有直接接触,不会产生弹力,故 B 错误;
C.人对船的压力方向是垂直于人与船的接触面向下,即竖直向下,故 C 正确;
D.根据题设,人与船之间没有相对运动,故人与船不可能存在滑动摩擦力,故 D 错误。
故选 C。
2.下列关于物体受力的说法中正确的是( )
A.运动的物体一定不受静摩擦力作用,静止的物体也不可能受滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.静摩擦力的大小由接触面的性质及正压力决定
D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力
【答案】D
【详解】A.静止的物体可能受滑动摩擦力作用,例如物体在地面上滑动时,静止的地面受
到滑动摩擦力;运动的物体可能受静摩擦力作用,例如随水平加速运动的传送带一起加速运
动的物体,故 A 错误;
B.动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,滑动摩擦力的方向可能与物体运动的
方向相同,与可能与物体运动的方向相反,故 B 错误;
C.静摩擦力的大小在零到最大静摩擦间随外力的变化而取不同的数值,最大静摩擦力大小
与接触面的性质以及正压力有关,故 C 错误;
D.摩擦力产生的条件:接触面粗糙;相互接触挤压;有相对运动或相对运动趋势。可见,
两物体间无弹力,则其间必无摩擦力,故 D 正确。
故选 D。
3.如图所示,木板 B 放在粗糙的水平面上,木块 A 放在 B 的上面,A 的右端通过一轻弹簧
固定在竖直墙上,用水平恒力F1向左拉动 B,使其 B 做匀速运动,此时轻弹簧水平且弹力大
小为F2 ,下面说法正确的是( )
A.木块 A 受到的是静摩擦力,大小等于F2
B.木块 A 的质量越大,则F2 也越大
C.木板 B 受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力
D.若木板 B 加速向左运动,则弹簧弹力大小大于F2
【答案】B
【详解】A.A、B 间发生相对滑动,木块 A 受到的是滑动摩擦力,对 A 受力分析,水平方
向上受到 B 对 A 的摩擦力、弹簧的弹力,二力平衡,故木块 A 受到的滑动摩擦力大小等于
F2 ,故 A 错误;
B.A、B 间发生相对滑动,木块 A 受到的是滑动摩擦力,根据
f = mFN = mmA g
木块 A 的质量越大,A、B 间滑动摩擦力越大,则F2 也越大,故 B 正确;
C.A、B 间发生相对滑动,B 与地面间发生相对滑动,故木板 B 受到两个静摩擦力,故 C 错
误;
D.若木板 B 加速向左运动,A 受力情况不发生变化,则弹簧弹力大小仍等于F2 ,故 D 错误。
故选 B。
4.关于下列教材中的插图,理解不正确的是( )
A.A 图是同学对“探究小车速度随时间变化的规律”实验中获得的纸带进行剪贴获得的图
像,其斜率就是小车的速度
B.B 图伽利略在做铜球沿斜面运动的实验,其中斜面的作用是“冲淡”重力
C.C 图桌面上的装置可以用于观察桌面的微小形变
D.D 图说明物体所受的最大静摩擦力大于滑动摩擦力
【答案】A
【详解】A.A 图是同学对“探究小车速度随时间变化的规律”实验中获得的纸带进行剪贴获
得的图像,其斜率就是小车的加速度,故 A 错误,满足题意要求;
B.B 图伽利略在做铜球沿斜面运动的实验,其中斜面的作用是“冲淡”重力,便于时间的测
量,故 B 正确,不满足题意要求;
C.C 图桌面上的装置采用放大法,可以用于观察桌面的微小形变,故 C 正确,不满足题意
要求;
D.D 图说明物体所受的最大静摩擦力大于滑动摩擦力,故 D 正确,不满足题意要求。
故选 A。
5.学校试卷扫描机器正常情况下,进纸系统能做到“每次只进一张试卷”,进纸系统的结构
示意图如图所示,设图中刚好有 48 张相同的试卷,每张试卷的质量均为 m,搓纸轮按图示
方向转动带动最上面的第 1 张试卷向右运动;搓纸轮与试卷之间的动摩擦因数为m1,试卷
与试卷之间、试卷与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为m2 ,工作时搓纸轮给第 1 张试卷压
力大小为 F。试卷扫描机器正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第 2 张试卷受到第 1 张试卷的摩擦力方向向左
B.第 10 张试卷与第 11 张之间的摩擦力大小为m(2 F+10mg)
C.第 48 张试卷与摩擦片之间的摩擦力为 0
m
D 1
F + mg
.要做到“每次只进一张纸”应要求 >m2 F
【答案】D
【详解】A.第 1 张纸相对与第 2 张纸向右运动,第 1 张纸下表面受到第 2 张纸施加的滑动
摩擦力方向向左,则第 2 张试卷受到第 1 张试卷的摩擦力方向向右,故 A 错误;
BC.第 10 张纸与第 11 张纸之间及第 48 张纸与摩擦片之间的摩擦力均为静摩擦力,根据受
力平衡条件,可知大小均为
f = f12 = m(2 F+mg)静
故 BC 错误;
D.要做到“每次只进一张纸”,对最上面的一张纸张应满足
m1F > m(2 F+mg)
可得
m1 F + mg>
m2 F
故 D 正确。
故选 D。
6.学军中学第 61 届校运会于 2023 年 10 月 19 日上午盛大开幕,学紫青年以厚积薄发的青
春活力、激情澎湃的拼搏精神在体育竞技中尽展每一个学紫人的“无限可能”,如图是学生们
在田径场上加速奔跑的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.地面给学生的摩擦力方向与学生运动的方向相同
B.地面与学生之间的摩擦力是滑动摩擦力
C.球鞋相对于地面有向前运动的趋势
D.学生越重,地面与学生间的摩擦力就一定越大
【答案】A
【详解】ABC.学生们加速奔跑时,球鞋相对于地面有向后运动的趋势,地面给学生的静摩
擦力方向向前,与学生运动的方向相同。故 A 正确;BC 错误;
D.学生受到的静摩擦力小于等于该同学与地面的最大静摩擦力,即
f < fmax = F滑 = mmg
学生越重,地面与学生间的最大静摩擦力就一定越大,不能说明地面与学生间的摩擦力就一
定越大。故 D 错误。
故选 A。
7.如图所示,一本书重约 10N,书本正面朝上。一张 A4 纸夹在书本间,将书本分为等质量
的两部分,且能够覆盖几乎整个书页。若将 A4 纸抽出,至少需用约 2.5N 的拉力。不计 A4
纸的质量,则 A4 纸和书之间的摩擦因数最接近( )
A.0.25 B.0.30 C.0.40 D.0.50
【答案】A
【详解】由题意可知,将 A4 纸抽出时,A4 纸受到上下纸面的滑动摩擦力,且两摩擦力大小
相等,则有
Ff = 2mFN
因 A4 纸夹在书本中间,因此 A4 纸受到的压力大小为整本书重的一半,即
FN = 0.5G = 5N
为若将 A4 纸抽出,至少需用约 2.5N 的拉力 F,则有
F = Ff
联立可得 A4 纸和书之间的摩擦因数
m = 0.25
故选 A。
8.木块 A、B 分别重 50N 和 60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为 0.25,夹在 A、B
之间的轻弹簧被压缩了 2cm,弹簧的劲度系数为 400N/m,系统置于水平地面上静止不动。
现用 F=1N 的水平拉力作用在木块 B 上,如图所示,力 F 作用后木块 A、B 所受摩擦力的大
小分别为 FA和 FB。则( )
A.FA=12.5N,FB=15N
B.FA=4.5N,FB=6N
C.FA=8N,FB=7N
D.FA=8N,FB=9N
【答案】D
【详解】A、B 所受最大摩擦力的大小分别为
fA max = 0.25 50N =12.5N , fBmax = 0.25 60N =15N
弹簧的弹力大小
F0 = kx = 8N
由于作用在 B 上的水平拉力与弹簧对 B 的弹力大小之和等于 9N,小于 B 的最大静摩擦力,
根据平衡条件可知,B 所受静摩擦力方向向左,大小为 9N,弹簧处于压缩状态,弹簧对 A
的弹力方向向左,大小小于 A 的最大静摩擦力,根据平衡条件可知,A 所受静摩擦力大小为
8N 方向向右,即有
FA=8N,FB=9N
故选 D。
二、多选题
9.(多选)重 60N 的木块 A 静止在水平地面上,它与地面之间的动摩擦因数为 0.25;现通
过一轻弹簧水平向左缓慢用力推木块,弹簧的劲度系数为 400N/m,设最大静摩擦力等于滑
动摩擦力,弹簧始终没超过弹性限度,如图所示。以下说法正确的是( )
A.当轻弹簧的压缩量 x = 2cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 6N
B.当轻弹簧的压缩量 x = 4cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 15N
C.当轻弹簧的压缩量 x=5cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 15N
D.当轻弹簧的压缩量 x = 6cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 16N
【答案】BC
【详解】A.木块 A 与地面间的最大静摩擦力为
fm = mG =15N
弹簧的压缩量 x = 2cm ,弹簧弹力为
F1 = kx = 400 0.02N = 8N
故木块 A 受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力 8N,故 A 错误;
B.弹簧的压缩量 x = 4cm ,弹簧弹力
F2 = kx
' = 400 0.04N =16N
木块 A 处于运动状态,为滑动摩擦力,大小为15N ,故 B 正确;
C.当轻弹簧的压缩量 x = 5cm时,木块 A 处于运动状态,为滑动摩擦力,大小为15N ,故 C
正确;
D.当弹簧压缩量为 x = 6cm 时,木块 A 处于运动状态,为滑动摩擦力,大小为15N ,故 D
错误。
故选 BC。
10.(多选)所受重力为 100N 的木箱放在水平地板上,至少要用 35N 的水平推力,才能使
它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用 30N 的水平推力,就可以使木箱继续做匀速
直线运动。则( )
A.木箱与地板之间的最大摩擦力大于 35N
B.木箱与地板之间的滑动摩擦力等于 30N
C.木箱与地板之间的动摩擦因数 μ=0.3
D.如果用 20N 的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 0
【答案】BC
【详解】ABC.根据题意可知,当至少用 35N 的水平推力,才能使木箱从原地开始运动,即
fm = 35N
木箱从原地移动以后,用 30N 的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动,即
f滑 = mmg = 30N
解得
m = 0.3
故 A 错误,BC 正确;
D.如果用 20N 的水平推力推这个静止的木箱,由于水平推力小于最大静摩擦力,木箱将处
于静止状态,所受的摩擦力等于推力,即
f = 20N
故 D 错误。
故选 BC。
11.(多选)传送带是生活及生产中的常见设备,它能帮助人们自动运送物品。如图所示,
粮食包随倾斜的传送带向上移动,移动中粮食包与传送带上某点的相对位置保持不变,关于
粮食包或传送带所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.粮食包对传送带的摩擦力方向沿传送带向下
B.粮食包所受的传送带的摩擦力是静摩擦力
C.若传送带匀速移动,则粮食包不受传送带的摩擦力作用
D.粮食包所受传送带的摩擦力的方向可能与传送带垂直
【答案】AB
【详解】AB.粮食包相对传送带静止,则粮食包所受的摩擦力为静摩擦力,粮食包相对传
送带有向下运动的趋势,则粮食包受传送带的静摩擦力方向沿传送带向上,根据牛顿第三定
律,粮食包对传送带的摩擦力方向沿传送带向下,选项 AB 正确;
C.若传送带匀速移动,因传送带倾斜,则粮食包仍受传送带的摩擦力作用,选项 C 错误;
D.粮食包所受传送带的摩擦力的方向与传送带平行,选项 D 错误。
故选 AB。
12.(多选)质量为10kg 的木箱静止在水平地板上,至少要用31N的水平推力,才能使它从
原地开始运动。现将一水平推力F 作用在木箱上,F 随时间 t 变化的图线如图所示。已知木
箱在 4s : 6s时间内做匀速直线运动,重力加速度 g 取10m / s2 。则下列说法正确的是( )
A.木箱与地板之间的动摩擦因数为 0.3
B.0 : 2s时间内木箱所受摩擦力大小为 0
C. 2s : 4s时间内木箱所受摩擦力大小为31N
D. 4s : 6s时间内木箱所受摩擦力大小为30N
【答案】AD
【详解】AD. 4s : 6s内,木箱做匀速直线运动,二力平衡,此时摩擦力为 f = F = 30N
木箱对地面的压力大小等于木箱重力,即 N = G = mg = 10 10N = 100N
m f 30动摩擦因数 = = = 0.3
N 100
故 AD 正确;
B. 20N < 31N ,木箱静止,根据二力平衡, 0 : 2s时间内木箱所受摩擦力大小为 f = 20N ,
故 B 错误;
C.木箱在 2 : 4s 内做加速运动,受到摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力与推力大小无关,
因压力大小和接触面粗糙程度均不变,木箱受到滑动摩擦力大小不变,则 2 : 4s 摩擦力仍然
为30N ,故 C 错误。
故选 AD。
三、填空题
13.一个重为 50N 的物体在 10N 的水平拉力下沿水平路面做匀速直线运动,则它在运动时
受到的摩擦力为 N;若将水平拉力增加到 15N,则它受到的摩擦力为 N。
【答案】 10 10
【详解】[1]物体做匀速运动,处于平衡状态。根据平衡条件可得,摩擦力跟水平拉力等大
反向,故也为 10N;
[2]物体受到滑动摩擦力,大小与正压力和接触面粗糙程度有关。当拉力增大时,滑动摩擦
力的大小不变,仍为 10N。
14.如图,原长 l0 =10cm,劲度系数 k=100N/m 的轻质弹簧左端与静止在水平地面上的物块
相连,物块质量 m=1kg,物块与地面间的动摩擦因数 μ=0.5,最大静摩擦力视为等于滑动摩
擦力,初始时物块处于静止状态,取 g = 10m/s2 。在弹性限度内,给弹簧右端施加水平拉力
F,当 F=3N 时,物块所受摩擦力 f1 = N,此时弹簧总长 l1 = cm;当 F=6N 时,物块所
受摩擦力 f2 = N。
【答案】 3 13 5
【详解】[1]物块受到的最大静摩擦力为 fm = mFN = mmg = 5N
由于F = 3N < fm
则物块保持静止,根据平衡条件,物块所受摩擦力为 f1 = F = 3N
[2]根据胡克定律F = k(l1 - l0 )
解得此时弹簧总长为 l1 =13cm
[3]由于F = 6N > fm
物块与地面间将发生相对滑动,物块受到滑动摩擦力,物块所受摩擦力为
f2 = mFN = mmg = 5N
四、实验题
15.某同学用如图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线
两端分别与放置在木板上的木块和弹簧测力计相连。
(1)下列说法正确的是 。
A.实验前,应先将弹簧测力计调零
B.实验时,木板一定要匀速向左拉出
C.实验时,细线与木板水平平行
D.实验时,拉木板的速度越大越好
(2)如图乙所示是某次实验中弹簧测力计示数放大图,木块受到的滑动摩擦力Ff = N。
(3)为进行多次实验,该同学采取了在木块上增加砝码个数的方法。若木块的质量为m0 ,
砝码的总质量、木块与木板之间的动摩擦因数和重力加速度分别用 m、μ 和 g 来表示,则木
块受到的滑动摩擦力Ff = (用题中所给物理量的字母表示);测得多组数据后,该同
学描绘的Ff - m图像如图丙所示,则他测得的动摩擦因数 μ= (结果保留一位有效数
字,取 g =10m / s2 )。
【答案】 AC/CA 2.40 m(m0 + m)g 0.5
【详解】(1)[1]A.实验前,应先将弹簧测力计调零,否则读数不准确,故 A 正确;
BD.滑动摩擦力的大小与物体的相对运动无关,无论是否匀速拉出,木板对木块的滑动摩
擦力都不变,因此只需要保证木板与木块有相对运动即可,故 BD 错误;
C.实验时,细线与木板必须水平平行,只有这样才能保证木块对木板的正压力大小等于其
重力大小,故 C 正确。
故选 AC。
(2)[2]在木板抽出的过程中,木块受绳子的拉力与木板给其的摩擦力而平衡,根据平衡条
件有
T = Ff
而绳子上的张力等于弹簧测力计所测力的大小,即有
T = F
根据图乙可读得弹簧那个测力计的示数为
F = 2.40N
由此可知
Ff = F = 2.40N
(3)[3]木块受到的滑动摩擦力
Ff = m(m0 + m)g
[4]可知图像的斜率表示mg ,根据图像可得
mg 2.8 - 2.0= m/s2
0.18 - 0.02
解得
m = 0.5
五、解答题
16.质量为 m=3kg 的空木箱,放置在水平地面上,对木箱施加水平向右的拉力,当拉力
F1 = 8N 时,木箱静止不动;当拉力F2 = 10N 时,木箱恰能被拉动;之后,当拉力F3 = 9N时,
木箱恰好做匀速直线运动(重力加速度 g 取10m / s2 )求:
(1)木箱在 8N 的拉力作用下受到的摩擦力的大小及木箱与地面间的最大静摩擦力的大小;
(2)木箱与地面间的动摩擦因数;
(3)在匀速运动期间,F3 突然反向,求摩擦力的大小与方向。
【答案】(1)8N ,10N ;(2)0.3;(3)9N,方向向左
【详解】(1)木箱在 8N 的拉力作用下处于静止状态,根据平衡条件可知
Ff 1 = F1 = 8N
当拉力为 10N 时,木箱恰能被拉动,则最大静摩擦力为
Ff 2 = F2 =10N
故木箱在 8N 的拉力作用下受到的摩擦力的大小为 8N,木箱与地面间的最大静摩擦力的大
小为 10N;
(2)当拉力为 9N 时,木箱做匀速运动,说明滑动摩擦力与拉力相等,即
Ff 3 = F3 = 9N
木箱与地面间的动摩擦因数为
F
m = f 3
F 9
= f 3 = = 0.3
FN mg 3 10
故木箱与地面间的动摩擦因数为 0.3;
(3)因速度方向没改变,故摩擦力仍为滑动摩擦力,大小为 9N,方向向左。
17.如图甲所示,先竖直放置轻质弹簧,在其上方放置一个质量为0.2kg的重物,待系统静
止时测得弹簧压缩量为 2mm .再用轻质弹簧水平放置向左轻轻地推这个重物,当重物和轻质
弹簧恰好一起在水平面上做匀速运动,测得该轻质弹簧的压缩量为1.5mm,如图乙所示,(轻
质弹簧始终处于弹性限度内, g =10m/s2 )求:
(1)轻质弹簧的劲度系数 k;
(2)重物与水平面间的动摩擦因数m 。
【答案】(1)1000N/m;(2)0.75
【详解】(1)轻质弹簧上放0.2kg的重物时,根据受力平衡可知,弹簧的弹力大小为
F = mg = 0.2 10N = 2N
由胡克定律
F = kx
解得
k F 2= = N/m =1000N/m
x 0.002
(2)当重物匀速运动时,有
F = f滑
而弹力
F = kx =1000 1.5 10-3 N =1.5N
即得重物与水平面间的摩擦力
f滑 =1.5N
由
f滑 = mmg
解得
f
m 滑 1.5= = = 0.75
mg 0.2 103.2 摩擦力(知识解读)(原卷版)
知识点 1 滑动摩擦力和动摩擦因数
知识点 2 静摩擦力与最大静摩擦力
知识点 3 摩擦力的判断和计算
知识点 4 探究影响滑动摩擦力大小的因素
作业 巩固训练
知识点 1 滑动摩擦力和动摩擦因数
1、滑动摩擦力
(1)定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物
体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。
(2)产生条件:①接触面粗糙;②有弹力;③有相对运动。
(3)滑动摩擦力的方向:总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反。
(4)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力跟正压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表
面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN,F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ
叫动摩擦因数。
(5)效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可
能是阻力。
2、动摩擦因数
(1)定义:彼此接触的物体做相对运动时摩擦力和正压力之间的比值,称为动摩擦因数
μ.当物体处于水平运动状态时,正压力=重力。
(2)影响因素:不同材质的物体的动摩擦因数不同,μ与接触面的材料、接触面的粗糙程
度有关,无单位。
注意:动摩擦因数与压力无关、与接触面积大小无关、与滑动摩擦力的大小无关、与相对运
动的速度大小无关。动摩擦系数是物体本身的属性,只与物体本身有关,与有没有进行相对
运动,以及有没有正压力无关。所以不能说动摩擦系数与摩擦力成正比,与正压力成反比。
只能说摩擦力与正压力和动摩擦系数成正比,也就是 f=μN。
【典例 1-1】小明同学用力传感器探究物块受的摩擦力,如图甲所示。固定的力传感器通过
水平细线与物块相连,能记录细线拉力大小 F。物块放在水平长木板上,现沿细线拉直方向
用力抽动长木板,得到F - t 图像如图乙所示。结合图示相关信息,以下论断不正确的是
( )
A.物块所受摩擦力方向与长木板运动方向相同
B.物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值
C.由题中信息可以测出物块与木板间的动摩擦因数
D.细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等
【典例 1-2】(多选)如图所示,一个质量为m =1kg 木块放在水平面上,在水平向右的外力
F = 5N 作用下向右做匀速运动,取 g =10m/s2 ,下列说法正确的是( )
A.木块与水平面间的动摩擦因数为 0.5
B.若运动过程中突然将外力大小变为10N ,则摩擦力大小也立刻变为 10N
C.若运动过程中突然将外力变为水平向左,则摩擦力方向立刻变为水平向右
D.若运动过程中突然将外力撤掉,则一段时间内摩擦力大小不变
【典例 1-3】如图所示,质量分别为 m1 和 m2 的两物块叠放在一起,用细线跨过定滑轮相连,
不计滑轮摩擦,细线都呈水平状态。已知 m1与 m2之间的动摩擦因数为 μ1,m2与地面间动
摩擦因数为 μ2,为了使 m1匀速向右运动,所需水平拉力 F 为多大
【变式 1-1】如图所示,某同学在擦黑板。已知黑板擦的重力为 5N,黑板擦对黑板的压力为
6N。黑板擦与黑板间的动摩擦因数为 0.2,则黑板擦与黑板间的滑动摩擦力大小为( )
A.1.2N B.1.0N C.5N D.6N
【变式 1-2】(多选)如图,粗糙的水平地面上,质量为 3kg 的木块以一定的初速度向右滑行
的同时还受到一个向左的 10N 水平推力的作用,已知地面的动摩擦因数为 0.2。在木块停止
运动之前,下列说法正确的是( g = 10m/s2 )( )
A.木块受到水平向左的滑动摩擦力 B.地面对木块的滑动摩擦力大小为 6N
C.地面对木块的支持力为 3N D.地面对木块的滑动摩擦力大小为 10N
【变式 1-3】如图所示,一质量不计的弹簧原长为 x0 = 10cm ,一端固定于质量m = 2kg的物体
上,在另一端施加一水平拉力。若物体与水平面间的动摩擦因数为m = 0.2 ,最大静摩擦力
为 fm = 4.8N ,当弹簧拉长至 x =13cm时,物体恰能开始运动(g 取10m/s2,弹簧始终在弹性
限度内)。
(1)求弹簧的劲度系数 k;
(2)当物体做匀速直线运动时,求弹簧长度x1
知识点 2 静摩擦力与最大静摩擦力
1、静摩擦力
(1)定义:互相接触的两物体存在相对运动的趋势而又保持相对静止时,在接触面上产生
的阻碍相对运动趋势的力,叫静摩擦力。
(2)产生条件:a.相互接触且发生弹性形变;b.有相对运动趋势;c.接触面粗糙。
(3)方向:总是与物体的相对运动趋势方向相反。
(4)作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用。
2、最大静摩擦力和静摩擦力的大小
(1)静摩擦力有一个最大的限度,即最大静摩擦力 Fmax,静摩擦力的大小范围是 0<F≤
Fmax。
(2)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它
们数值相等。
【典例 2-1】如图所示,一质量为 m 的木块放在水平桌面上,在水平方向受到F1和F2 作用
而处于静止状态,其中F1 = 10N, F2 = 3N 。已知木块与地面的动摩擦因数为 0.1 最大静摩擦
力等于滑动摩擦力。现撤去F1保留F2 。则木块在水平方向受到的摩擦力为( )
A.10N,方向向左 B.3N,方向向左
C.3N,方向向右 D.0
【典例 2-2】(多选)如图,某同学手握一个酒瓶,使瓶身处于竖直方向且始终保持静止,
以下说法中正确的是( )
A.手受到的摩擦力方向竖直向下
B.手握得越紧,酒瓶和手之间的动摩擦因数越大
C.手握得越紧,酒瓶和手之间的最大静摩擦力变大
D.往瓶子里倒水,瓶子受到的摩擦力不变
【变式 2-1】如图所示,一张沙发放在水平地面上,一人用水平力 F 向右推沙发。F = 40N
时沙发没被推动,F = 60N时沙发恰好被推动,F = 55N 时沙发做匀速直线运动。关于沙发
受到的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.当F = 40N时,沙发没有受到摩擦力作用
B.当F = 40N时,沙发受到的摩擦力大小为 60N,方向向左
C.当F = 80N 时,沙发受到的摩擦力大小为 80N,方向向左
D.沙发和地面间的最大静摩擦力大小为 60N
【变式 2-2】(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 10 kg 的木箱,木箱所受的摩擦力 Ff与 F 的关系如图乙所示,g 取 10 m/s2,下列说法
正确的是( )
A.木箱所受的最大静摩擦力 Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力 Fmax=20 N
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
知识点 3 摩擦力的判断和计算
1、滑动摩擦力的判断和计算
(1)判断滑动摩擦力的有无:根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动,确定物体之
间是否存在滑动摩擦力。
(2)求解方法的选取
①如果物体做匀速直线运动,可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力大小。
②如果物体做非匀速直线运动,可根据公式 Ff=μFN求解滑动摩擦力的大小。
2、静动摩擦力的判断和计算
(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)静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在 0~最大静摩擦力 Fm之间变化,跟相对运
动趋势强弱程度有关,但跟接触面相互挤压力 FN无直接关系,由受力物体所处的运动状态
根据平衡条件或牛顿第二定律来计算。
【典例 3-1】如图所示,一个与水平方向夹角为q 的传送带,现将一物块轻轻地放在传送带
最上端,各接触面粗糙。关于物块刚放上传送带的一小段时间内,下列说法正确的是( )
A.当传输带逆时针转动时,物块轻放后受静摩擦力
B.当传输带顺时针转动时,物块轻放后摩擦力方向沿斜面向上
C.如果传送带不运动,物块一定不受摩擦力作用
D.传送带的速度越大,物块轻放后受到的摩擦力越大
【典例 3-2】(多选)如图甲所示,质量为 m=1kg 的木块 A 静止在足够长的水平木板 B 上,
木板 B 放在水平地面上,A、B 之间的动摩擦因数 μ=0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
从 t=0 时刻起,A 受到如图乙所示的水平向右的外力 F 作用,已知木板 B 始终保持静止不动,
g = 10m/s2 ,则( )
A.t=1s 时,A 受到的摩擦力大小为 2N
B.t=2s 时,A 恰好相对 B 发生滑动
C.t=3s 时,A 受到的摩擦力大小为 6N
D.t=4s 时,B 受到地面的摩擦力大小为 4N
【典例 3-3】质量为5kg 的木块放在水平地板上,用F =10N 的水平拉力拉该木块时,木块
恰能做匀速直线运动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(g 取 10 m / s2 )
(1)求木块与地板间的动摩擦因数;
(2)若 F 的大小不变而将方向改为竖直向下作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平
拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态?
(3)若木块初始静止,用F1 = 6N的水平拉力拉该木块时,木块受到的摩擦力是多大?
【变式 3-1】如图所示,物体 A、B 叠放在物体 C 上,C 置于水平地面上,在水平力 F 作用
下,A、B、C 一起匀速向右运动,下列说法正确的是( )
A.若 F 作用在 C 上,则 C 对 B 有向右的摩擦力
B.若 F 作用在 B 上,则地面可能是光滑的
C.若 F 作用在 B 上,则物体 C 受到三个摩擦力作用
D.若 F 作用在 A 上,则 C 对地面的摩擦力方向向右
【变式 3-2】(多选)如图甲所示,重 25N 的木块放在水平桌面上,给木块施加一随时间逐
渐增大的水平拉力 F,根据传感器收集到的信息绘出木块受到的摩擦力Ff 随 F 变化的图像
如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.当拉力 F 增大到 10N 时,木块开始做匀速直线运动
B.当拉力 F 增大到 11N 时,木块受到的合力大小为 1N,方向与拉力 F 相同
C.当拉力 F 增大到 13N 时,木块受到的摩擦力大小为 10N
D.木块与水平桌面间的动摩擦因数为 0.4
【变式 3-3】如图所示,一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m = 2kg的物体上,
另一端施一水平拉力F ,若物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 ,弹簧的劲度系数200N / m
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等, g = 10m/s2 )
(1)弹簧拉长至11cm时,物体所受摩擦力的大小;
(2)若将弹簧拉长13cm 时,物体所受的摩擦力大小;
(3)如图用一水平力F 拉着物体在水平地面上做匀速直线运动,从 t = 0时刻起水平力F 的
大小随时间均匀减小,到 t1 时刻F 减小为零。画出0 - t1 内物体所受的摩擦力Ff 大小随时间 t
的变化可能图像。
知识点 4 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1、实验目的:找出影响滑动摩擦力大小的因素。
2、实验原理:使物体静止在做匀速直线运动水平面上,根据二力平衡,得出摩擦力=拉力。
3、实验类型:探究型。
4、实验流程:假设 设计 实验 结论。
5、实验器材:弹簧秤、带钩的盒子、一个 50克的砝码、一块表面光滑的玻璃、表面粗糙的
木板。
6、实验步骤
(1)通过日常生活中碰到的情况加以分析,假设问题的结论与物体对接触面的压力有关,
然后设计实验:
①用弹簧秤钩住盒子分别放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板缓慢的做匀速直线运
动,记下弹簧秤的读数。
②盒子上再放上砝码,再用弹簧秤钩住盒子分别放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木
板和前面同样的速度缓慢的做匀速直线运动,记下弹簧秤上的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:
比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,滑动摩擦力的大小和滑动物体对接
触面的压力大小有关,物体材质一样的情况下,物体对接触面压力大的摩擦力大。
(2)假设问题的结论与拉动物体的速度有关,然后设计实验:
①用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板以 0.5m/s的速度做匀速直
线运动,记下弹簧秤的读数。
②用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板以 1m/s的速度做匀速直线
运动,记下弹簧秤的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,在压
力和物体材质一样的情况下,滑动摩擦力的大小和拉动滑动物体的速度大小没有关系。
(3)假设问题的结论与物体与接触面的材质有关,然后设计实验:
①弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧
秤的读数。
②在盒子上加上一个砝码,用弹簧秤钩住盒子放在玻璃和粗糙的木板上,拉着玻璃或木板
匀速直线运动,记下弹簧秤的读数。
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验次数(1)和(2);(3)和(4),可以得出,物体
对接触面的压力一定时,滑动摩擦力的大小和滑动物体与接触面的粗糙程度有关,接触面越
粗糙,滑动摩擦力就越大.
(4)假设问题的结论与物体与接触面的面积有关,然后设计实验:
①把盒子面积小的一面(2CM2)分别水平放在光滑的玻璃和粗糙的木板上,再用弹簧秤钩
住盒子,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧秤的读数.
②把盒子面积大的一面(3CM2)分别水平放在光滑的玻璃和粗糙的木板上,用弹簧秤钩住
盒子,拉着玻璃或木板做匀速直线运动,记下弹簧秤的读数.
③把记下的读数填入下表
④分析比较数据得出结论:比较试验(1)和(2);(3)和(4)可以得出,在压力和物
体与接触面的材质一样的情况下,滑动摩擦力的大小和滑动物体与接触面的接触面积没有关
系。
7、实验结论:滑动摩擦力的大小和滑动物体对接触面的压力大小有关,还和接触面的材料
性质、粗糙程度有关。当物体对接触面间的压力越大,接触面越粗糙时,滑动摩擦力越大。
【典例 4-1】科学探究活动通常包括以下几个环节:提出问题、猜想与假设、制定计划与设
计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等,一位同学在学习了滑动
摩擦力之后,认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关,于是他通过实验探
究这个问题。
(1)这位同学认为,滑动摩擦力的大小与两物体的面积的大小成正比,这属于上述科学探
究的 环节。
(2)完成本实验,他选择的木块应是下列选项中的 。
A.各面粗糙程度相同的正方体
B.各面粗糙程度相同,长宽高各不相同的长方体
C.各面粗糙程度不同的正方体
D.各面粗糙程度不相同,长宽高各不相同的长方体
为了测定两木块 A 和 B 间的动摩擦因数 μ,甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案。
(3)用某一弹簧测力计的示数表示 A 和 B 之间的滑动摩擦力大小,你认为方案 更
易于操作。
(4)若 A 和 B 的重力分别为 80N 和 120N,当甲中 B 被拉动时,弹簧测力计 a 示数为 40N,
b 示数为 70N,则 A、B 间的动摩擦因数为 。
【变式 4-1】某实验小组用如图甲所示的实验装置来测量铁块与木板间的动摩擦因数。将一
铁块和水平木板叠放于水平桌面上,已校准的弹簧测力计一端固定,另一端通过细绳与铁块
相连。
(1)实验时先测量铁块所受的重力大小 G,弹簧测力计的示数如图乙所示,可读出铁块所
受的重力大小 G= N。
(2)通过另一根细绳拉着木板向右运动的过程中,读出弹簧测力计的示数 F。拉动木板运
动时 (填“需要”或“不需要”)确保木板做匀速直线运动,连接铁块与弹簧测力计的细
绳 (填“需要”或“不需要”)确保水平。
(3)铁块与木板间的动摩擦因数 μ= (用题中给定的物理量符号表示)。
(4)某同学在实验过程中,先将弹簧测力计竖直悬挂后调零,测完铁块所受的重力后直接
按第(2)问中的步骤完成实验。考虑到弹簧本身的重力作用,竖直悬挂时的原长比水平放
置时的原长长,实验测得的动摩擦因数 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。
【变式 4-2】研究滑动摩擦力的“摩擦力的研究”实验装置如图(a)所示,所用“活动长板”厚
度均匀,轨道水平放置。
(1)为减小实验误差,实验前应调节力传感器位置,使 ;
(2)实验中, (选填“必须”或“不必”)匀速拉动“活动长板”,因为 ;
(3)实验中改变木板上添加砝码的质量 m,如图(a)方向拉动“活动长板”移动一段时间,
测得力传感器在这段时间内的平均读数 T。作T - m 图线如图(b)所示。由图可知“木板”与
“活动长板”间的滑动摩擦系数为 (保留到小数点后 3 位),“木板”的质量为
g (保留到小数点后 1 位)。
一、单选题
1.如图所示,一位同学站在水平的船面上,用竹杆支撑岸边,小船水平向右运动,人和船
之间没有相对运动。则( )
A.人所受重力就是人对船的压力 B.杆发生形变,杆对船产生弹力
C.人对船的压力方向竖直向下 D.人对船可能有滑动摩擦力
2.下列关于物体受力的说法中正确的是( )
A.运动的物体一定不受静摩擦力作用,静止的物体也不可能受滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.静摩擦力的大小由接触面的性质及正压力决定
D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力
3.如图所示,木板 B 放在粗糙的水平面上,木块 A 放在 B 的上面,A 的右端通过一轻弹簧
固定在竖直墙上,用水平恒力F1向左拉动 B,使其 B 做匀速运动,此时轻弹簧水平且弹力大
小为F2 ,下面说法正确的是( )
A.木块 A 受到的是静摩擦力,大小等于F2
B.木块 A 的质量越大,则F2 也越大
C.木板 B 受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力
D.若木板 B 加速向左运动,则弹簧弹力大小大于F2
4.关于下列教材中的插图,理解不正确的是( )
A.A 图是同学对“探究小车速度随时间变化的规律”实验中获得的纸带进行剪贴获得的图
像,其斜率就是小车的速度
B.B 图伽利略在做铜球沿斜面运动的实验,其中斜面的作用是“冲淡”重力
C.C 图桌面上的装置可以用于观察桌面的微小形变
D.D 图说明物体所受的最大静摩擦力大于滑动摩擦力
5.学校试卷扫描机器正常情况下,进纸系统能做到“每次只进一张试卷”,进纸系统的结构
示意图如图所示,设图中刚好有 48 张相同的试卷,每张试卷的质量均为 m,搓纸轮按图示
方向转动带动最上面的第 1 张试卷向右运动;搓纸轮与试卷之间的动摩擦因数为m1,试卷
与试卷之间、试卷与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为m2 ,工作时搓纸轮给第 1 张试卷压
力大小为 F。试卷扫描机器正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第 2 张试卷受到第 1 张试卷的摩擦力方向向左
B.第 10 张试卷与第 11 张之间的摩擦力大小为m(2 F+10mg)
C.第 48 张试卷与摩擦片之间的摩擦力为 0
m F + mg
D.要做到“每次只进一张纸” 1应要求 >m2 F
6.学军中学第 61 届校运会于 2023 年 10 月 19 日上午盛大开幕,学紫青年以厚积薄发的青
春活力、激情澎湃的拼搏精神在体育竞技中尽展每一个学紫人的“无限可能”,如图是学生们
在田径场上加速奔跑的精彩瞬间,下列说法正确的是( )
A.地面给学生的摩擦力方向与学生运动的方向相同
B.地面与学生之间的摩擦力是滑动摩擦力
C.球鞋相对于地面有向前运动的趋势
D.学生越重,地面与学生间的摩擦力就一定越大
7.如图所示,一本书重约 10N,书本正面朝上。一张 A4 纸夹在书本间,将书本分为等质量
的两部分,且能够覆盖几乎整个书页。若将 A4 纸抽出,至少需用约 2.5N 的拉力。不计 A4
纸的质量,则 A4 纸和书之间的摩擦因数最接近( )
A.0.25 B.0.30 C.0.40 D.0.50
8.木块 A、B 分别重 50N 和 60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为 0.25,夹在 A、B
之间的轻弹簧被压缩了 2cm,弹簧的劲度系数为 400N/m,系统置于水平地面上静止不动。
现用 F=1N 的水平拉力作用在木块 B 上,如图所示,力 F 作用后木块 A、B 所受摩擦力的大
小分别为 FA和 FB。则( )
A.FA=12.5N,FB=15N
B.FA=4.5N,FB=6N
C.FA=8N,FB=7N
D.FA=8N,FB=9N
二、多选题
9.(多选)重 60N 的木块 A 静止在水平地面上,它与地面之间的动摩擦因数为 0.25;现通
过一轻弹簧水平向左缓慢用力推木块,弹簧的劲度系数为 400N/m,设最大静摩擦力等于滑
动摩擦力,弹簧始终没超过弹性限度,如图所示。以下说法正确的是( )
A.当轻弹簧的压缩量 x = 2cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 6N
B.当轻弹簧的压缩量 x = 4cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 15N
C.当轻弹簧的压缩量 x=5cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 15N
D.当轻弹簧的压缩量 x = 6cm 时,木块 A 所受摩擦力大小是 16N
10.(多选)所受重力为 100N 的木箱放在水平地板上,至少要用 35N 的水平推力,才能使
它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用 30N 的水平推力,就可以使木箱继续做匀速
直线运动。则( )
A.木箱与地板之间的最大摩擦力大于 35N
B.木箱与地板之间的滑动摩擦力等于 30N
C.木箱与地板之间的动摩擦因数 μ=0.3
D.如果用 20N 的水平推力推这个静止的木箱,木箱所受的摩擦力大小为 0
11.(多选)传送带是生活及生产中的常见设备,它能帮助人们自动运送物品。如图所示,
粮食包随倾斜的传送带向上移动,移动中粮食包与传送带上某点的相对位置保持不变,关于
粮食包或传送带所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.粮食包对传送带的摩擦力方向沿传送带向下
B.粮食包所受的传送带的摩擦力是静摩擦力
C.若传送带匀速移动,则粮食包不受传送带的摩擦力作用
D.粮食包所受传送带的摩擦力的方向可能与传送带垂直
12.(多选)质量为10kg 的木箱静止在水平地板上,至少要用31N的水平推力,才能使它从
原地开始运动。现将一水平推力F 作用在木箱上,F 随时间 t 变化的图线如图所示。已知木
箱在 4s : 6s时间内做匀速直线运动,重力加速度 g 取10m / s2 。则下列说法正确的是( )
A.木箱与地板之间的动摩擦因数为 0.3
B.0 : 2s时间内木箱所受摩擦力大小为 0
C. 2s : 4s时间内木箱所受摩擦力大小为31N
D. 4s : 6s时间内木箱所受摩擦力大小为30N
三、填空题
13.一个重为 50N 的物体在 10N 的水平拉力下沿水平路面做匀速直线运动,则它在运动时
受到的摩擦力为 N;若将水平拉力增加到 15N,则它受到的摩擦力为 N。
14.如图,原长 l0 =10cm,劲度系数 k=100N/m 的轻质弹簧左端与静止在水平地面上的物块
相连,物块质量 m=1kg,物块与地面间的动摩擦因数 μ=0.5,最大静摩擦力视为等于滑动摩
擦力,初始时物块处于静止状态,取 g = 10m/s2 。在弹性限度内,给弹簧右端施加水平拉力
F,当 F=3N 时,物块所受摩擦力 f1 = N,此时弹簧总长 l1 = cm;当 F=6N 时,物块所
受摩擦力 f2 = N。
四、实验题
15.某同学用如图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线
两端分别与放置在木板上的木块和弹簧测力计相连。
(1)下列说法正确的是 。
A.实验前,应先将弹簧测力计调零
B.实验时,木板一定要匀速向左拉出
C.实验时,细线与木板水平平行
D.实验时,拉木板的速度越大越好
(2)如图乙所示是某次实验中弹簧测力计示数放大图,木块受到的滑动摩擦力Ff = N。
(3)为进行多次实验,该同学采取了在木块上增加砝码个数的方法。若木块的质量为m0 ,
砝码的总质量、木块与木板之间的动摩擦因数和重力加速度分别用 m、μ 和 g 来表示,则木
块受到的滑动摩擦力Ff = (用题中所给物理量的字母表示);测得多组数据后,该同
学描绘的Ff - m图像如图丙所示,则他测得的动摩擦因数 μ= (结果保留一位有效数
字,取 g =10m / s2 )。
五、解答题
16.质量为 m=3kg 的空木箱,放置在水平地面上,对木箱施加水平向右的拉力,当拉力
F1 = 8N 时,木箱静止不动;当拉力F2 = 10N 时,木箱恰能被拉动;之后,当拉力F3 = 9N时,
木箱恰好做匀速直线运动(重力加速度 g 取10m / s2 )求:
(1)木箱在 8N 的拉力作用下受到的摩擦力的大小及木箱与地面间的最大静摩擦力的大小;
(2)木箱与地面间的动摩擦因数;
(3)在匀速运动期间,F3 突然反向,求摩擦力的大小与方向。
17.如图甲所示,先竖直放置轻质弹簧,在其上方放置一个质量为0.2kg的重物,待系统静
止时测得弹簧压缩量为 2mm .再用轻质弹簧水平放置向左轻轻地推这个重物,当重物和轻质
弹簧恰好一起在水平面上做匀速运动,测得该轻质弹簧的压缩量为1.5mm,如图乙所示,(轻
质弹簧始终处于弹性限度内, g =10m/s2 )求:
(1)轻质弹簧的劲度系数 k;
(2)重物与水平面间的动摩擦因数m 。