第3章 3
基础夯实
1．关于静摩擦力，下列说法正确的是( )
A．只有静止的物体才可能受静摩擦力
B．有相对运动趋势的相互接触的物体间有可能产生静摩擦力
C．产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止
D．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力产生
答案：BC
解析：对照产生静摩擦力的条件可以看出：选项B、C正确，而D错误．产生静摩擦力的两个物体之间一定“相对静止”，但物体不一定“静止”例如当用传送带把货物由低处送往高处时，物体是运动的，但物体和传送带间相对静止，传送带对物体的摩擦力是静摩擦力．可见选项A错误．
2．关于滑动摩擦力的产生，下列说法正确的是( )
A．只有相互接触且发生相对运动的物体间才可能产生滑动摩擦力
B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力
C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力
D．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用
答案：AD
解析：对照产生滑动摩擦力的条件可以看出；选项A、D正确，而C错误．产生滑动摩擦力的条件之一是物体发生相对滑动，但物体并不一定运动．例如物体A用细绳固定在墙上，当把木板B水平向右抽出时(如图所示)，物体A保持静止，而此时它却受到木板B对它的滑动摩擦力．可见，选项B错误．
3．下列关于动摩擦因数的说法中，正确的是( )
A．物体越重，物体与水平支持面之间的动摩擦因数越大
B．物体在一支持面上滑动，当支持面倾斜放置时，动摩擦因数比水平放置时小一些
C．两个物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦力和正压力大小无关
D．两个物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的正压力成反比
答案：C
4．一物体置于粗糙水平地面上，按图中所示不同的放法，在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等，则木块受到的摩擦力的大小关系是( )
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
答案：D
解析：滑动摩擦力的大小F＝μFN与接触面积无关．
5．(浙江绍兴一中09－10学年高一上学期期中)人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是( )
A．人受的摩擦力的方向是向下的
B．人受的摩擦力的方向是向上的
C．人握旗杆用力越大，人受的摩擦力也越大
D．人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力也增大
答案：BD
6．(长沙一中09－10学年高一上学期期末)A、B、C三物块的质量分别为M，m和m0，作如图所示的连接．绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计．若B随A一起沿水平桌面做匀速运动，则可以断定( )
A．物块A与桌面之间有摩擦力，大小为m0g
B．物块A与B之间有摩擦力，大小为m0g
C．桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相同，合力为m0g
D．桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相反，合力为m0g
答案：A
7．2009年3月5日，以色列一支篮球队的队员在耶路撒冷动物园和一头大象拔河，如图所示．设队员拉绳的力为2500N，大象始终保持静止，那么大象受到地面的摩擦力多大？
答案：2500N
解析：以大象为研究对象，由于大象始终保持静止，所以大象受到地面的摩擦力大小等于队员拉绳的力的大小，即大象受到地面的摩擦力大小为2500N.
8．滑雪是北方地区人们喜爱的一种运动．有的地方，人们用鹿拉滑雪板进行滑雪比赛(如图)．已知滑雪板与冰面间的动摩擦因数为0.02，滑雪板和人的总质量为180kg.如果鹿拉着滑雪板做匀速直线运动，求鹿的拉力大小．
答案：35.28N
解析：由于滑雪板做匀速直线运动，可知鹿的拉力F与滑动摩擦力的大小相等，即F＝f.同时，滑雪板与冰面间的压力N与滑雪板和人所受的重力相等，即N＝G.
由滑动摩擦力公式，可求出鹿的拉力大小为
F＝f＝μN＝μG＝μmg＝0.02×180×9.8N＝35.28N
能力提升
1．用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向且静止不动，如右图所示)，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．摩擦力等于油瓶与油的总重力
答案：ACD
解析：手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶重力平衡——静摩擦力的大小由瓶的重力(大小)决定．油瓶越重，它受到的静摩擦力必须随之增大，手握得紧一点，相应的最大静摩擦力值也就大一点，就能保障油瓶不会掉下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来，所以选项A、D正确．
手握得越紧，手与瓶间的压力越大，最大静摩擦力也越大，但只要最大静摩擦力大于油瓶的总重力，油瓶受到的静摩擦力(此情况下应小于最大静摩擦力)就与油瓶的总重力平衡，是一个定值——等于油瓶的重力，可见选项B错误，C正确．
2．如图所示，把两本书一页一页地交叉对插，然后各抓住一本书的书脊用力对拉，平时随手很容易移动的两本书竟会变得像强力胶粘在一起似的，难舍难分，关于其中的原因下列说法正确的是( )
A．增大了摩擦的接触面积
B．增大了摩擦因数
C．增加了摩擦力的个数
D．以上说法都不对
答案：C
解析：此题考查对摩擦力大小的理解，摩擦力的大小只和压力及动摩擦因数有关，和接触面积没有关系，把两本书一页一页地交叉对插后，每页间的摩擦因数没有改变，但每页间都有压力作用，拉开两本书的力等于一本书的每页受的摩擦力的和，相当于增加了摩擦力的个数，因此选C.
3．如图所示，放在斜面上的物块M，在沿斜面向上的推力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的摩擦力( )
A．方向可能沿斜面向上
B．方向可能沿斜面向下
C．大小可能等于F
D．大小可能等于0
答案：ABCD
解析：由于物体处于静止状态，沿斜面方向所受的合力为零，而静摩擦力的大小随物体受力情况变化而变化，静摩擦力的方向可能沿斜面向下，也可能沿斜面向上，也可能恰好为零．
4．(湖北黄冈中学09－10学年高一上学期期中)如图所示，在甲图中，小孩用80N的水平力推木箱，木箱不动，则木箱此时受到的静摩擦力大小为________N；在乙图中，小孩用至少100N的水平力推木箱，木箱才能被推动，则木箱与地面间的最大静摩擦力大小为________N；在丙图中，小孩把木箱推动了，若此时木箱与地面间摩擦力大小为90N，木箱对地面的压力大小为200N，则木箱与地面间动摩擦因数为μ＝________依次填入以上空格的正确答案是( )
A．0、80、0.45 B．80、100、0.45
C．80、80、0.90 D．80、100、0.90
答案：B
5．如图所示，在探究摩擦力的实验中，用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块，小木块的运动状态与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)则由下表分析可知，下列哪些选项是正确的是( )
实验次数
小木块的运动状态
弹簧测力计读数(N)
1
静止
0.4
2
静止
0.6
3
直线加速
0.7
4
匀速直线
0.5
5
直线减速
0.3
A.木块受到的最大摩擦力为0.7N
B．木块受到最大静摩擦力可能为0.6N
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，木块受到摩擦力大小各不相同
答案：BC
解析：第一和第二次实验都没有拉动木块，说明这两次的拉力大小均未超过最大静摩擦力，第三次实验时，木块做加速运动，说明拉力已经大于最大静摩擦力Fm，因此可知，最大静摩擦力范围0.6N≤Fm<0.7N，故A错B对．滑动摩擦力与运动情况无关，因此第三、四、五次的摩擦力大小相等，故C对D错．
6．如右图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力的作用，木块处于静止状态．其中F1＝10 N，F2＝2 N．若撤去力F1，求木块在水平方向受到的摩擦力的大小和方向．
答案：2 N，方向向右．
解析：未撤去F1前，木块静止，说明木块所受的静摩擦力大小F静＝F1－F2＝8 N，方向向左．也说明了最大静摩擦力F静max≥8 N．当撤去F1后，在F2作用下木块有向左运动的趋势，地面给木块的静摩擦力方向变为向右，大小F静＝F2＝2 N，小于最大静摩擦力，故木块仍保持静止．
7．如图(甲)所示，完全相同的A、B两物体放在水平面上，与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.2，每个物体重G＝10N，设物体A、B与水平面间的最大静摩擦力均为Ffm＝2.5N，若对A施加一个向右的由零均匀增大到6N的水平推力F，请将A所受到的摩擦力随水平推力F的变化情况在图(乙)中表示出来．(要求写出作图过程)
解析：(1)当推力F由0均匀增大到2.5N时，A、B均未动，FfA由0均匀增大到2.5N，
(2)当推力F由2.5N增大到5N时．FfA＝2.5N，
(3)当推力F由5N增大到6N时，A处于运动状态：FfA＝μG＝2N.
课件44张PPT。3．摩 擦 力
消防队员能徒手爬上几米高的线杆，靠的是手脚和线杆之间的摩擦力(如图)．
摩擦力到底是怎样的一个力呢？本节课我们就进入摩擦力的世界，主要来探究一下摩擦力产生的条件，及其大小、方向的判定．
1．摩擦力是在两个 的物体之间产生的．两个相互接触的物体，当它们发生 或具有
时，就会在接触面上产生 的力，这种力叫做摩擦力．
2．摩擦力的方向总跟接触面 ，并且跟物体的 或 方向相反
3．静摩擦力的大小随外力的变化 ，静摩擦力的最大值叫 ，滑动摩擦力的大小 .互相接触相对运动相对运动的趋势阻碍相对运动相切相对运动相对运动的趋势而变化最大静摩擦力F＝μFN4．静摩擦力在生产技术中的应用也很多．皮带运输机(如下图)是靠 和 之间的 ，把货物送往别处的．货物传送皮带静摩擦力5．如图地面有沙子，易滑倒，这是由于 ．摩擦比滑动摩擦小滚动
(1)定义：两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫做静摩擦力．
(2)产生的条件
①两物体接触且挤压，即存在弹力
②接触面不光滑
③两物体接触面间有相对运动趋势．
(3)方向：与接触面相切，跟物体的相对运动趋势方向相反．(4)大小：随沿相对运动趋势方向的外力F的变化而变化，但有一个最大值．
(5)最大静摩擦力：静摩擦力的最大值Fm，其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力．
两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fm之间，即0(1)相对静止的物体可能是静止的，也可能是运动的．
(2)相对运动趋势指两物体间有相对运动的可能，但仍相对静止．如图所示．假设物体与车厢底板的接触面是光滑的，当两者一起静止、匀速时，不会发生相对运动，实际上两者无相对运动的趋势；当平板车加速或减速时，物体相对车向后或向前运动，发生相对运动，说明两者实际上有相对运动趋势．
(3)“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果，阻碍物体间的相对运动趋势，但不是阻碍物体的运动，所以静摩擦力可以是动力，也可以是阻力．
如图所示，有一个重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是 ( )
A．容器受到的摩擦力不变
B．容器受到的摩擦力逐渐增大
C．水平力F可能不变
D．水平力F必须逐渐增大
答案：BC
(1)定义：当一个物体在另一个物体表面上滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．
(2)产生条件：
①两物体接触且挤压，即存在弹力
②接触面不光滑
③两物体间存在相对运动
(3)方向：与接触面相切，跟物体相对滑动方向相反．(4)大小：滑动摩擦力跟正压力成正比．
即F＝μFN，其中FN为正压力是两接触面间相互挤压的弹力，μ为动摩擦因数，只与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关，与FN无关，无单位．
注意：①滑动摩擦力与接触面的大小无关，与物体的运动性质无关．②正压力FN与重力无直接关系，如下图．
特别提醒：
滑动摩擦力不一定是阻力，滑动摩擦力阻碍的是物体间的相对运动，不是阻碍物体的运动，因此，滑动摩擦力可能是阻力，也可能是动力．
(河北冀州中学08－09学年高一上学期期末)如图，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(图中已把弹簧测力计的示数放大画出)，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13N，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：2.60N 木头
(贵州清华实验学校09－10学年高一上学期期中)为了探究滑动摩擦力，韩冰同学利用牙刷做实验，当用力向右匀速拖动牙刷时，刷发发生了弯曲，对这一实验的分析正确的是 ( )
A．刷发弯曲越厉害说明牙刷受到的摩擦力越大
B．从刷发弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力的方向向左
C．牙刷受到的摩擦力作用在刷发上
D．手的拉力大于牙刷受到的摩擦力
答案：ABC
一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力．在压力相同的情况下，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多．
如下图所示，整个系统在地面上保持匀速运动状态那么M与m之间的摩擦力情况如何？
解析：假设m与M之间有向前或向后的摩擦，那么m就会在这个摩擦力的作用下加速或减速，这与题意相矛盾，所以它们之间没有摩擦力．点评：有人容易认为物体向前运动，就会受到向后的摩擦，而实际决定静摩擦的是相对运动趋势，而不是运动方向．该题所涉及的假设法，是处理这类题的基本方法，也是物理学基本方法．
如右图所示，地面上静止叠放着A、B两个物体，力F作用在A上时，A、B仍然静止，试分别分析A、B受到的摩擦力的情况．答案：(1)F作用于A物体上时，A相对B有向右的运动趋势，B相对A有向左的运动趋势，故A受到向左的静摩擦力，其大小等于F.B受到A给它的向右的静摩擦力，其大小也等于F.由于A、B静止，B有向右运动的趋势，因此B受到地面给它的向左的静摩擦力，大小也等于F.如图(甲)所示.
如下图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向．
(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)；
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
(5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱在车上滑动时．解析：1.(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原有静止状态．因此它将相对于汽车向后滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以，木箱受到向前的静摩擦力．
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力．(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，假设木箱受水平向右的摩擦力，跟木箱接触的物体只有汽车，汽车最多能对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2)，由二力平衡条件知：F1与G抵消，但没有力与F2抵消，不能做匀速直线运动，这与题意矛盾，所以假设错误，即木箱不受摩擦力．
(4)汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，易知木箱受到向后的滑动摩擦力．
(5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力．
点评：弄清摩擦力的方向的关键是：搞清物体相对运动(或趋势)的方向，摩擦力既可以是动力，也可以是阻力． (福建福州三中09－10学年高一上学期期中)如图所示，重力G＝20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是 ( )
A．2N，水平向左
B．2N，水平向右
C．10N，水平向左
D．8N，水平向右
答案：B
解析：因物块向左运动，所以受到的滑动摩擦力向右，大小为Ff＝μFN＝0.1×20N＝2N.
某物体的重力为200 N，放置在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数是0.38，它与地面间的最大静摩擦力是80 N(1)用50 N的水平方向的力推物体，地面对物体的摩擦力是________ N．(2)至少要用多大的水平力，才能把物体推动________(3)物体运动起来以后，若使其保持匀速直线运动，应在水平方向加________ N的推力(4)物体在运动过程中，若把水平推力增大到80 N，地面对物体的摩擦力为________ N．(5)此后，若把推力减少到50 N，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________ N．(6)若撤去外力，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________ N.解析：(1)因为50 N小于最大静摩擦力80 N，物体静止，故摩擦力为50 N．(2)至少用80 N的力，才能将物体推动．因为只有推力大于最大静摩擦力，物体才可以从静止开始运动．(3)物体运动起来以后，受滑动摩擦力作用，根据F＝μFN，FN＝200 N，得F＝0.38×200 N＝76 N，故应加76 N．(5)推力减小后，物体减速运动，但物体仍受滑动摩擦力作用，故F＝ μFN＝0.38×200 N＝76 N．(6)撤去外力后，物体仍向前运动，还是受滑动摩擦力作用，F＝μFN＝0.38×200 N＝76 N.
答案：(1)50 (2)80 (3)76 (4)76 (5)76 (6)76 一根重力为G，长度为L的均匀的长条木料放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为μ，现用水平力F推木料，当木料经过图中所示的位置时，桌面对它的摩擦力等于________
答案：μG
解析：“用水平力F推木料，木料经过图示位置时”，说明木料是运动的，受到的摩擦力是滑动摩擦力．另外要明确木料在运动过程中受到的弹力是否改变．
木料在竖直方向上受重力和弹力作用，二力平衡，故弹力FN＝G，由滑动摩擦力公式知，摩擦力F＝μFN＝μG.
如下图所示，在实验探究滑动摩擦力大小的规律活动中，要测定滑块A与木板B的动摩擦因数，必须使测力计的拉力等于滑动摩擦力，即必须使木块做匀速直线运动，这个条件较难严格保证．事实也证明了这一点，无论学生和老师，都想尽可能做到这一点，并且也把它当作探究活动的必要条件，反复强调，效果并不理想，那么，能否设计一个实验来克服上述问题呢？解析：做一个逆向转换，将测力计的一端固定，另一端拉住木块，然后用手拉动木板，如下图所示，用这种方法测量滑动摩擦力，木块虽然没有滑动，但是木块受到了滑动摩擦力，再根据力的平衡条件很容易就测出摩擦力的大小．巧妙地转换，避开了使木块做匀速运动的条件，当然，拉动木块滑动的探究也是必须要做的实验，一方面可以作个对比，另一方面，可以对加速运动时的木块受力情况做一点更深的探究．点评：探究滑动摩擦力大小规律的实验主要体现科学探究要素：(1)“制定计划与设计实验”中的“考虑实验的变量及控制方法”，因变量是摩擦力，自变量是接触面的情况和正压力大小，实验中采用控制变量法处理．(2)“分析与论证”中的“对实验数据进行处理”．实验中对接触面的情况，引入一个常数μ，使本来无法量化的因素可以量化．
你在此实验中，除了遵守体现上述科学探究要素，采用逆向转换法外，还有没有其他方法呢？能否用传感器来完成呢？ 如图所示，在2008年北京奥运会自行车男子公路个人计时赛中，瑞士选手法·坎切拉拉获得冠军．请分析法·坎切拉拉的自行车在平直公路上匀速前进和自然滑行时，前后轮所受摩擦力的方向．答案：自行车匀速行驶时，两轮受的摩擦力方向为：后轮向前，前轮向后；自行车自然滑行时，前后两轮受的摩擦力方向都向后．
解析：当自行车匀速前进时，由于人通过链条给后轮一个力，使后轮逆时针转动，设后轮与地面接触处光滑，则后轮应逆时针转动，说明轮有相对地面向后转动的趋势，由于静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，故后轮所受静摩擦力F1的方向向前；前轮转动是由于前轮受到力的作用，设前轮与地面接触处光滑，则前轮就不会转动，故前轮相对地面有向前的运动趋势，则前轮所受摩擦力向后，如图甲所示．当自行车自然滑行时，人不再给后轮施加力的作用，由于惯性人和车向前滑行，此时前、后轮都要受到地面给它们施加的摩擦力作用，即前、后轮都有相对地面向前运动的趋势，所以前、后轮受的静摩擦力都应向后，如图乙所示．
