3.2摩擦力 讲义-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册word版含答案

第三章相互作用——力
第2节摩擦力
【素养目标】
1.知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力的方向
2.知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围
3.知道滑动摩擦力概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向
4.知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力
【必备知识】
知识点一、滑动摩擦力
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．
【点睛】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．
知识点二、静摩擦力
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.产生条件
①接触面粗糙
②两个物体相互接触且挤压（有弹力）
③两个物体相对静止但存在相对运动趋势。
3．方向：静摩擦力的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．
4．大小：最大静摩擦力：数值上等于物体刚刚开始运动时的“拉力”，静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0＜F≤Fmax。静摩擦力的大小与压力没有直接关系，且静摩擦力没有直接的计算公式，也不是一个定值，其大小通常随着外力的变化而变化。
5.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．
知识点三、摩擦力的求解思路
计算摩擦力时，我们要做的第一步是分清摩擦力的种类，只有滑动摩擦力才可以套用F＝μFN公式。
若是静摩擦力判断是否是最大静摩擦力，若不是最大静摩擦力由平衡条件或牛顿第二定律求解
若是最大静摩擦力利用Fmax=μFN
知识点四、认识摩擦力的误区
误区一：误认为摩擦力一定是阻力，或摩擦力的方向总是跟物体的运动方向相反。
分析：滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动的方向相反，静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反，可见摩擦力阻碍的是物体的相对运动或相对运动的趋势，并不一定阻碍物体的运动。摩擦力可能与物体的运动方向相同、相反，或成任意角度。
误区二：误认为静止的物体只能受静摩擦力，运动的物体只能受滑动摩擦力。
分析：我们所说的静止的物体、运动的物体是指它相对于地面静止或运动，根据其与其他物体的相对运动情况，它可能受静摩擦力，也可能受滑动摩擦力。例如，物体在地面上滑动，地面受到滑动摩擦力，但地面是静止的。
误区三：误认为压力越大摩擦力越大
分析：根据滑动摩擦力和最大静摩擦力的计算公式Fmax=μFN可知，压力越大，滑动摩擦力和最大静摩擦力都越大；但静摩擦力都越大；但静摩擦力的大小与FN无直接关系。
【课堂检测】
1.在动摩擦因数
的水平面上向右运动的物体，质量为10kg，它受到水平向左的拉力
作用，该物体受到的滑动摩擦力为（重力加速度
）（??
）
A.?9.8N，方向水平向右
B.?9.8N，方向水平向左
C.?20N，方向水平向右
D.?20N，方向水平向左
【答案】
B
【解析】由题意可知，物体在地面上向右运动，所以物体所受滑动摩擦力的方向为水平向左，大小为
故答案为：B。
【分析】利用相对运动的方向可以判别摩擦力的方向；利用动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小。
2.现代的激光打印机都是自动进纸的，其进纸原理如图所示，进纸槽里叠放有一叠白纸。进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上，并沿逆时针方向均匀转动，确保第1张纸与第2张纸相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，滚轮与白纸之间的动摩擦因数为?1
，
白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为?2
，
则下列说法正确的是（??
）
A.?若要自动进纸则?1>?2???????????????????????????????????????B.?第1张白纸受到的摩擦力向左
C.?一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向左????????D.?进纸过程中任意两张白纸之间均存在静摩擦力
【答案】
A
【解析】A．若要自动进纸，则滚轮与白纸之间的摩擦力要大于纸与纸的摩擦力，则有μ1＞μ2
，
A符合题意；
B．第1张纸相对于滚轮的运动趋势方向与滚轮的运动方向相反，则受到滚轮的静摩擦力与滚轮的运动方向相同，即受到滚轮的摩擦力向右，B不符合题意；
C．根据题意，因上一张相对下一张要向右滑动，则上一张纸受到下一张纸的摩擦力一定向左，那么下一张相对上一张要向左滑动，因此下一张纸受到上一张纸的摩擦力一定向右，C不符合题意；
D．第1张纸与第2张纸之间有相对滑动，存在滑动摩擦力，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用摩擦力的大小比较可以判别动摩擦因数的大小；第一张白纸受到的摩擦力方向向右；一张白纸受到上一张白纸的作用力向右；利用下面的几张白纸没有相对运动和相对运动趋势可以判别下面的白纸没有受到摩擦力的作用。
【素养作业】
1.关于摩擦力，下列说法正确的是（??
）
A.?摩擦力大小总跟物体间的正压力成正比
B.?静摩擦力产生于两个相对静止的接触面之间
C.?滑动摩擦力大小跟物体间相对运动的速度大小成正比
D.?摩擦力的方向总是与物体运动方向相反，起着阻碍物体运动的作用
【答案】
B
【解析】AC．滑动摩擦力的大小跟物体间的正压力成正比，跟相对运动的速度大小无关。静摩擦力的大小与正压力无关。AC不符合题意；
B．静摩擦力产生于两个相对静止的接触面之间，B符合题意；
D．摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反，起着阻碍物体相对运动的作用。与物体的运动方向无关，有可能是阻力，也有可能是动力。D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】静摩擦力的大小与正压力的大小无关；滑动摩擦力的大小与相对运动的速度大小无关；摩擦力的方向与物体运动方向无关。
2.关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是（??
）
A.?放在水平桌面上的物体对桌面的压力就是该物体的重力
B.?相互接触的两个物体，它们之间一定有弹力
C.?物体所受滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同
D.?静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力
【答案】
C
【解析】A．放在水平桌面上的物体对桌面的压力大小等于物体的重力，因压力和重力是不同性质的力，不能说“压力”就是“重力”，A不符合题意；
B．物体间接触不一定有弹力，还要看有无弹性形变，B不符合题意；
C．滑动摩擦力的方向与物体间的相对运动方向相反，与物体运动方向无关，可以相同也可以相反，C符合题意；
D．静止的物体受到的摩擦力，不一定是静摩擦力，如物体在水平桌面上滑行时，桌面静止不动，物体对桌面的摩擦力是滑动摩擦力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】压力和重力是不同性质的力；相互接触的物体要发生弹性形变才有弹力的产生；静止的物体可以受到滑动摩擦力的作用。
3.某同学用相同的两本书探究摩擦力，第一次把两本书一页一页交错叠起来，第二次把两本书直接叠放在一起，都用平行于书面方向的力试图把两本书分开，关于这两次实验下列说法正确的是（??
）
A.?两次拉开的力相同，因为书的重力不变，动摩擦因数相同
B.?第一次不容易拉开，因为压力一定时，接触面积越大摩擦力越大
C.?第一次实验若在两书匀速向下运动过程中更容易拉开
D.?第一次实验若在两书做自由落体运动的过程中更容易拉开
【答案】
D
【解析】ABC．两本书相互对插时，由于多层书页相互接触，每层接触的书页都会产生摩擦力，故增加了摩擦力个数，则第一次不容易拉开，而摩擦力的大小与接触的物体运动状态无关，动摩擦因数与材料有关，书的材料没有变，故动摩擦因数大小也不变，ABC不符合题意；
D．两书做自由落体运动，纸张之间没有压力，也就没有摩擦力，则第一次实验若在两书做自由落体运动的过程中更容易拉开，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据摩擦因数与材料有关，摩擦力大小与摩擦因数、压力大小有关，进行分析解题。
4.所受重力为200N的木箱放在水平地板上，至少要用65N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60N的水平推力就可以使木箱继续作匀速直线运动，由此可知（??
）
A.?木箱与地板之间的最大静摩擦力为60N
B.?木箱所受的滑动摩擦力为65N
C.?木箱与地板之间的动摩擦因数等于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60N
【答案】
C
【解析】A．因为至少要用65N的水平推力才能使它从原地开始运动，则木箱与地板之间的最大静摩擦力为65N，A不符合题意；
B．用60N的水平推力就可以使木箱继续作匀速直线运动，则木箱所受的滑动摩擦力为60N，B不符合题意；
C．木箱与地板之间的动摩擦因素等于
C符合题意；
D．如果用20N的水平推力推这个静止的木箱，则木箱不动，摩擦力为静摩擦力，则木箱所受的摩擦力大小为20N，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】1.至少要用65N的水平推力开始运动，所以最大静摩擦力为65N。2.匀速直线运动，滑动摩擦力为60N。3.根据f=mg，解摩擦因数。4.20N的水平推力木箱不动，所以摩擦力为静摩擦力，根据平衡摩擦力大小为20N。
5.如图所示，在沿斜面向上的恒力F作用下，斜面体A和物体B均处于静止状态，已知斜面体A各接触面均光滑，下列关于它们的受力情况正确的是（??
）
A.?斜面体A一定受到4个力
B.?物体B可能受到4个力
C.?斜面体A与物体B之间一定有摩擦力
D.?斜面体A与墙壁之间一定有弹力和摩擦力
【答案】
A
【解析】A．斜面体A受到重力、地面的支持力、墙的弹力、B的压力，共4个力，A符合题意；
B．物体B受到重力、推力、斜面的支持力，B不符合题意；
CD．
斜面体A各接触面均光滑，斜面体A与物体B之间一定无摩擦力，斜面体A与墙壁之间一定无摩擦力，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】物体B受到重力、推力和斜面的支持力。斜面体A受到重力、地面的支持力、墙的弹力和B的压力。
6.如图所示，质量m=20kg的物体，在粗糙水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，物体同时还受到大小为10N，方向向右的水平拉力F的作用，则水平面对物体的摩擦力为（??
）
A.?大小是10N，方向水平向左?????????????????????????????????B.?大小是20N，方向水平向左
C.?大小是20N，方向水平向右?????????????????????????????????D.?大小是30N，方向水平向右
【答案】
C
【解析】物体向左运动，受到向右的滑动摩擦力，大小为Ff＝μFN＝μmg＝20
N
与外力F无关。
故答案为：C。
【分析】利用相对运动的方向可以判别滑动摩擦力的方向；利用动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小。
7.把一重为
的物体用一个水平的推力
（
为恒量，
为时间）压在竖直且足够高的平整的墙上，如图所示。
开始物体所受的摩擦力
随
变化关系正确的是（f）
A.??????????????B.??????????????C.??????????????D.?
【答案】
D
【解析】由于物体所受的水平推力为
由二力平衡得，墙与物体间的压力
当F比较小时，物体受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为
当摩擦力F等于重力G时，物体不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力，随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡。
故答案为：D。
【分析】本题考查静摩擦力和滑动摩擦力。根据水平推力和时间的关系可知，开始的一段时间，推力F较小，滑动摩擦力较小，此时重力大于沿墙向上的摩擦力，物体向下滑动。随着F的增大，滑动摩擦力也增大，当摩擦力大于重力后，物体开始做减速运动，最终速度减为零，之后物体相对墙静止，受静摩擦力，且大小等于重力。
8.如图所示是某同学用不同的推力F推箱子的漫画图，甲图中F=2N，乙图中F=4N，丙图中F=6N。下列说法正确的是（??
）
A.?乙图中箱子所受合力不等于0N????????????????????????????B.?地面对箱子的滑动摩擦力等于5N
C.?箱子对地面的压力就是箱子的重力??????????????????????D.?地面对箱子的最大静摩擦力小于6N
【答案】
D
【解析】A．乙图中箱子静止，则所受合力为零。A不符合题意；
B．当F=6N时，箱子推动了，则箱子和地面间的最大静摩擦力小于6N，但不能说明地面对箱子的滑动摩擦力等于5N。B不符合题意；
C．箱子对地面的压力属于弹力，不是箱子的重力，两者本质不同。C不符合题意；
D．由B项可知，地面对箱子的最大静摩擦力小于6N。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】箱子静止时，受到的推力等于静摩擦力；做匀速运动时，推力等于滑动摩擦力，做加速运动时，推力大于最大静摩擦力。