2018-2019学年高中物理必修一学案第三章第3节+摩擦力+Word版含答案

第3节摩擦力
　　　　　　　　　　　　　　　　1.两个相互接触并互相挤压的物体发生相对运动或
具有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍
相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦力。
2．摩擦力包括静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。
3．摩擦力产生的条件：(1)接触面粗糙；(2)两个物体
之间有弹力；(3)有相对运动或相对运动趋势。
这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力。
4．滑动摩擦力的大小：F＝μFN。
5．静摩擦力的大小范围：0＜F≤Fmax。静摩擦力
与正压力无关，最大静摩擦力Fmax∝FN。
一、静摩擦力
1．定义
两个只有相对运动趋势，而没有相对运动的物体之间产生的摩擦力。
2．大小
范围为0＜F≤Fmax，Fmax为最大静摩擦力。
3．方向
沿着接触面并且跟物体的相对运动趋势的方向相反。
4．作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势。
二、滑动摩擦力
1．定义
当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力。
2．大小
F＝μFN，FN为压力，μ为动摩擦因数。
3．方向
沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。
4．作用效果
总是阻碍物体间的相对运动。
1．自主思考——判一判
(1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。(×)
(2)静摩擦力方向一定与物体的运动方向相反。(×)
(3)静摩擦力的大小与正压力成正比。(×)
(4)摩擦力一定是阻力。(×)
(5)接触面间有摩擦力，一定存在弹力。(√)
(6)滑动摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反。(×)
2．合作探究——议一议
(1)受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗？
提示：不一定。滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。
(2)在学习静摩擦力时，有的同学认为只有静止的物体才受到静摩擦力的作用，你认为是这样吗？
提示：该观点是错误的，静摩擦力存在于相对静止的物体之间，两物体相对静止，它们之间有相对运动趋势时就会有静摩擦力的作用，运动的物体也可以受到静摩擦力的作用。例如：手拿一只瓶子沿水平方向匀速运动，瓶子受到重力和一个竖直向上的静摩擦力作用。
(3)摩擦力的方向一定与运动方向相反吗？摩擦力一定阻碍物体的运动吗？
提示：摩擦力的方向与相对运动方向相反，但可能和运动方向相反，也可能和运动方向相同，可以作为阻力，也可以作为动力。例如：传送带运送物体时摩擦力和运动方向相同，在运送过程中摩擦力是动力。
静摩擦力的有无及方向判断
1．静摩擦力的产生条件
两物体缺一不可
2．判断静摩擦力有无的方法
(1)假设法
(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定。
3．静摩擦力的方向
(1)静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
如图甲所示，静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势，所以物体受到沿斜面向上的静摩擦力。
(2)静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，也可与运动方向不在一条直线上，如手握瓶子在水平方向上运动，此时静摩擦力的方向竖直向上，与运动方向是垂直的。又如图乙所示，用力F拉水平地面上的物体A，A与物体B保持相对静止
做加速运动。可假设A、B间无摩擦力，则A做加速运动时，B不可能随A一起运动，故
A、B间有摩擦力，而B相对A有向后运动的趋势，所以B受到方向与运动方向相同的静摩擦力作用。
[典例]　如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　)
A．A、B之间无摩擦力
B．A受到B的摩擦力水平向左
C．B受到A的摩擦力水平向左
D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右
[思路点拨]　
[解析]　对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误。
[答案]　C
(1)采用假设法判断摩擦力是否存在的关键是假设接触面光滑，然后分析研究对象的运动情况。
(2)对于相对复杂的题目，一般先分析受力简单的物体，再根据力的相互性分析与其接触物体的受力情况。
　　　　
1．关于静摩擦力，下列说法中正确的是(　　)
A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力
B．静摩擦力总是阻碍物体的运动
C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
解析：选C　由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小随物体所受其他外力的变化而变化，因此D错误。
2. (多选)如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在B上，使二者一起向右做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　)
A．A、B之间无摩擦力
B．A受到B的摩擦力水平向左
C．B受到A的摩擦力水平向右
D．地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，水平向左
解析：选AD　A、B之间无相对运动或相对运动的趋势，所以A、B之间无摩擦力，故选项A正确，B、C错误；对A、B整体分析，由于A、B一起向右匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向左，故选项D正确。
3.如图所示，水平地面上堆放着原木。关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是(　　)
A．M处受到的支持力竖直向上
B．N处受到的支持力竖直向上
C．M处受到的静摩擦力沿MN方向
D．N处受到的静摩擦力沿水平方向
解析：选A　M处支持力方向垂直于地面，因此竖直向上，A项正确；N处的支持力方向垂直于原木P，因此B项错误；M处受到的静摩擦力方向平行于地面，C项错误；N处受到的静摩擦力方向平行于原木P，D项错误。
静摩擦力大小的计算
[典例]　如图所示，A、B两物体重力都等于10 N，各接触面间动摩擦因数都等于0.3，F1＝1 N和F2＝2 N的两个水平力分别作用在A和B上，A、B均静止，则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为(　　)
A．3 N,6 N　　　　　　 　B．1 N,2 N
C．1 N,1 N D．0 N,1 N
[思路点拨]　
(1)A、B均静止，故A、B间存在静摩擦力，可对A受力分析进行判断。
(2)B与地面相对静止，B与地面存在静摩擦力，可对AB整体受力分析进行判断。
[解析]　因两个物体都处于静止状态，故所受的摩擦力均为静摩擦力；对物体A受力分析可知：F1＝fA＝1 N；对AB的整体，由平衡条件可知：F2＝F1＋fB，解得fB＝1 N，故选项C正确。
[答案]　C
(1)静摩擦力的大小计算没有公式可用，通常要进行受力分析来确定研究对象的运动状态，若为二力平衡，则由平衡条件求解；若为其他状态，则由其他力学方法(以后学习)
求解。
(2)最大静摩擦力与物体间正压力成正比，其值略大于同等压力下的滑动摩擦力，通常情况下可认为二者相等。
　　　　
1．(多选)人握住旗杆匀速竖直向上爬，则下列说法正确的是(　　)
A．人受的摩擦力的方向是向上的
B．人受的摩擦力的方向是向下的
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
解析：选AD　人握住旗杆匀速上爬时，人相对于旗杆有向下滑的趋势，受到旗杆的静摩擦力方向向上，故A正确，B错误；人竖直方向受到重力和摩擦力，由平衡条件分析得知，人受的摩擦力等于人的重力，保持不变，所以人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力增大，故C错误、D正确。
2.如图所示，用水平作用力F把物体压在竖直墙面上，物体始终处于静止状态，则物体所受的摩擦力的大小(　　)
A．随F的增大而增大
B．随F的减小而减小
C．等于重力的大小
D．可能大于重力
解析：选C　物体处于静止状态，所受的力一定是平衡力。在水平方向上受到推力F
和墙壁对它的向左的推力，这两个力是一对平衡力；物体在竖直方向上受到重力的作用
没有掉下来，是由于墙壁给它施加了一个向上的摩擦力。由于其静止，所以摩擦力与重
力是一对平衡力，由于重力不变，所以摩擦力也不变，始终等于其重力，故C正确，A、B、D错误。
3．(多选)有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平地面上，物体之间不光滑，如图所示。现用一水平力F作用在乙物体上，物体仍保持静止，下列说法正确的是(　　)
A．丙受到地面的摩擦力大小为F，方向水平向左
B．甲受到水平向右的摩擦力作用
C．乙对丙的摩擦力大小为F，方向水平向右
D．丙对乙的摩擦力大小为F，方向水平向右
解析：选AC　对于选项A，以甲、乙、丙三者整体为研究对象，此整体在水平方向上受平衡力的作用，因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F，方向水平向左，选项A正确；对于选项B，以甲为研究对象，甲不受摩擦力，选项B错误；对于选项C，乙对丙的摩擦力与丙对乙的摩擦力大小相等、方向相反，由此可知，乙对丙摩擦力的大小等于F，方向水平向右，故选项C正确，选项D错误。
滑动摩擦力的大小计算及方向判断
1．滑动摩擦力的产生条件
两物体缺一不可
2．滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法：根据F＝μFN计算。
(2)二力平衡法：物体做匀速直线运动时，可以根据二力平衡求解。
[特别提醒]
(1)公式中FN指两物体接触面间的压力，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、接触面积的大小均无关。
(3)动摩擦因数μ取决于物体的材料、接触面的粗糙程度。
3．滑动摩擦力的方向
滑动摩擦力的方向总是跟两物体的接触面相切并且跟它们相对运动的方向相反。
[特别提醒]　
(1)与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向相反”。
(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动。
例如：如图所示，物体A、B都向右运动，速度分别为vA＝1 m/s，vB＝2 m/s。则A受到B向右的滑动摩擦力F1，是动力；B受到A向左的滑动摩擦力F2，是阻力。
4．滑动摩擦力方向的判断
(1)确定研究对象；
(2)选取与研究对象接触的物体为参考系；
(3)判断研究对象相对于参考系的运动方向，即相对运动方向；
(4)滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。
[典例]　(多选)如图所示，重力G＝20 N的物体，在动摩擦因数为0.2的水平面上向左运动，同时受到大小为5 N，方向向右的水平力F的作用，则(　　)
A．物体所受摩擦力大小是4 N，方向水平向右
B．物体所受摩擦力大小是5 N，方向水平向左
C．在运动过程中，若撤去F时，摩擦力仍不变
D．在运动过程中，若撤去F时，则摩擦力变为0 N
[解析]　物体所受摩擦力大小是Ff＝μmg＝0.2×20 N＝4 N，方向水平向右，选项A正确，B错误；在运动过程中，若撤去F时，则物体向左减速运动，摩擦力仍不变，选项C正确，D错误。
[答案]　AC
(1)在求解摩擦力大小时，一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力。F＝μFN只适用于滑动摩擦力的计算，静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定。
(2)公式F＝μFN中的FN是物体接触面之间的正压力，不一定等于物体的重力G。要根据物体的受力来确定。　
　　　
1．关于摩擦力下列说法正确的是(　　)
A．滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反
B．静止的物体不可能受到滑动摩擦力
C．滑动摩擦力一定是阻力
D．静摩擦力不可能是动力
解析：选A　滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，故A正确；静止的物体也可受到滑动摩擦力，如地面上有物体在滑动时，地面会受到滑动摩擦力，故B错误；摩擦力可以是动力也可以是阻力，故C、D错误。
2.如图所示，一个质量为m的物体A，向其施加一个水平方向的力F，使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，那么A物体与墙面间的摩擦力为(　　)
A．Ff＝μmg　向上B．Ff＝mg　向下
C．Ff＝F　向下D．Ff＝μF　向上
解析：选D　由于物体匀速下滑，因此在竖直方向上合外力为零，所以有：mg＝Ff。根据滑动摩擦力的大小有：Ff＝μFN，FN＝F，因此Ff＝μF，所以A、B、C错误，D正确。
3．水平桌面上有一个重200 N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
A．15 N、30 N、40 NB．15 N、30 N、80 N
C．0、0、40 ND．15 N、40 N、40 N
解析：选A　物体运动时的滑动摩擦力为Ff＝ μFN＝40 N，所以依次用15 N、30 N的力拉物体时，物体静止不动，受到的是静摩擦力，处于静止状态，合力为零，受到的静摩擦力大小等于拉力，而当用80 N的力拉时，物体开始运动，受到的是滑动摩擦力，大小为40 N，所以依次是15 N、30 N、40 N，A正确。