高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案

3.2  摩擦力

1.知道摩擦力的定义及分类

2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件

3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小

4.了解最大静摩擦力的概念

1、教学重点：滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断

2、教学难点：静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断

【自主学习】

（一）、摩擦力

1.定义：两个相互接触的物体，当它们发生_______或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍_______或相对运动趋势的力.

2.分类：_____摩擦力、_______摩擦力和滚动摩擦力.

（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_____它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力.

2.方向

总是沿着接触面，并且跟物体的________的方向相反.

3.大小

滑动摩擦力的大小跟压力成_______.

公式：F＝μFN，μ为动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料和接触面的情况_______(填“有关”或“无关”).

【自学指导】

1.按如图所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动.

(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？

(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？

(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？

【答案】　(1)相等　(2)增大　(3)增大

2.(1)如图所示，B的速度v2大于A的速度v1，画出A、B所受滑动摩擦力的方向.

(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？

【答案】　(1)如图所示

(2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动，但与物体的运动方向可能相同，也可能相反，即滑动摩擦力可能是阻力，也可能是动力.

【升华总结】

1.滑动摩擦力的产生条件

(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力).

(2)接触面粗糙.

(3)两物体间有相对运动.

2.滑动摩擦力的方向

与相对运动方向相反，与物体的运动方向无直接关系，与物体的运动方向可能相同，也可能相反.

3.滑动摩擦力的大小

由公式F＝μFN计算(也可以由二力平衡来求解)

(1)FN是两个相接触的物体间的压力，它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等.

(2)动摩擦因数μ的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定，与FN无关.

(3)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关.

（三）、静摩擦力

1.定义：两个物体之间只有相对运动______，而没有相对运动时，产生的摩擦力叫做静摩擦力.

2.方向：总是沿着______，并且跟物体相对运动趋势的方向____.

3.最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Ffmax，在数值上等于物体刚要产生_______时所需要的沿相对运动趋势方向的外力.

4.静摩擦力的大小：两物体间实际发生的静摩擦力Ff在0与Ffmax之间，即_____________

【自学指导】

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，如图所示.

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.

(1)木块受到的拉力为1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？

(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？

【答案】　(1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力.

(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值.

【升华总结】

1.静摩擦力的产生条件

(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力).

(2)接触面粗糙.

(3)两物体间有相对运动趋势.

2.静摩擦力的方向

与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系，既可与运动方向相同，也可与运动方向相反或成某一夹角.

3.静摩擦力的大小

(1)范围：0＜Ff≤Ffmax.

(2)计算：物体匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解.

(3)静摩擦力大小与正压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比.

1.关于静摩擦力，下列说法中正确的是(　　)

A.受静摩擦力作用的物体一定是静止的

B.静摩擦力总是阻力

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

2.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀速拖出的过程中(材料重心未离开桌面边缘)(　　)

A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小

B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小

C.平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小

D.材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人的拉力也不变

3.如图所示，质量为m的木块放在粗糙的水平地面上，木块与地面间的动摩擦因数为0.5，水平推力F作用于木块上，但未把木块推动，则在选项图中反映木块受到的静摩擦力Ff随水平推力F变化的关系图线是(　　)

4.质量为3.0 kg的空木箱，放置在水平地面上，沿水平方向施加拉力，当拉力F1＝8.0 N时，木箱静止；当拉力F2＝10.3 N时，木箱做匀速运动，(g取9.8 N/kg)求：

(1)木箱与地面间的动摩擦因数；

(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小；

(3)木箱在12.0 N水平拉力作用下，受到的摩擦力的大小.

5..如图甲所示，用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0～t1时间木块静止；木块运动后改变拉力大小，使木块在t2时刻后处于匀速直线运动状态.计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示的拉力随时间变化的图线.则：当用F＝5.3 N的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为__________N；若用F＝5.8 N的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为__________N.

1.如图所示，用力F把铁块压在竖直墙上不动，那么，当F增大时，关于铁块对墙的压力N，铁块受墙的摩擦力f，下列判断正确的是（   ）

A. N增大，f不变    B. N增大，f增大                 C. N变小，f不变                 D. N不变，f不变

2.下列关于静摩擦力的说法中正确的是（    ）           

A. 只有静止的物体才受静摩擦力                             

B. 静摩擦力与压力成正比
C. 静摩擦力方向可能与物体运动方向垂直               

D. 静摩擦力方向与物体运动方向一定相反

3.如图甲所示，小孩用80N的水平力推木箱不动，木箱此时受到水平地面的摩擦力大小为F1；如图乙所示，小孩把木箱推动了，此时木箱与水平地面间摩擦力大小为F2 ． 若木箱对水平地面的压力大小为200N，木箱与水平地面间的动摩擦因数为0.45，则F1、F2的大小分别为（　　）
 

A. 90 N、80 N                    B. 80 N、45 N                    C. 80 N、90 N                    D. 90 N、90 N

4.滑块能沿静止的传送带匀速滑下,如图.若在下滑时突然开动传送带向上传动.此时滑块的运动将 （    ） 

A. 维持原来匀速下滑         B. 减速下滑                  C. 向上运动                  D. 可能相对地面不动.

5.关于摩擦力，下列说法中正确的是 ( 　 )           

A. 摩擦力的大小跟支持力的大小成正比                  B. 受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C. 静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反        D. 静摩擦力可能是阻力，也可能是动力

6.如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是（   ）

A. 物体受到的摩擦力方向与其运动方向相反    

B. 传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大
C. 物体所受的摩擦力与传送的速度无关           

D. 若匀速向下传送货物，物体所受的摩擦力沿皮带向下

7.如图所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F1＝4 N，F2＝8 N，物体处于静止状态。如果将水平力F1增大到10 N，则(　　)
 

A. 物体M仍处于静止                                               B. 物体M受到的合力方向向左
C. 物体M受到的合力方向向右                                D. 物体M受到的摩擦力方向向右

8.关于动摩擦因数μ，下列说法正确的是（   ）           

A. 由公式μ= 可知，μ与摩擦力Ff成正比，与正压力FN成反比
B. μ只跟相互接触的两个物体的材料有关
C. μ只跟两接触面粗糙程度有关
D. μ既跟相互接触的两物体的材料有关，又跟接触面粗糙有关

9.如图所示，小车向右运动的过程中，某段时间内车中悬挂的小球A和车水平底板上的物块B都相对车厢静止，悬挂小球A的悬线与竖直线有一定夹角．这段时间内关于物块B受到的摩擦力，下列判断中正确的是（   ）

A. 物块B不受摩擦力作用
B. 物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向向右
C. 物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向向左
D. 因小车的运动性质不能确定，故B受到的摩擦力情况无法判断

参考答案：

小试牛刀：

1、【答案】　C

【解析】　静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间，但物体可以是运动的，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，但可能与运动方向相同，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小由平行于接触面的外力决定，因此D错误.

2、【答案】　D

【解析】　匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由F＝μFN可知摩擦力是不变的，A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，D正确.

3、【答案】　A

【解析】　推而未动，故摩擦力Ff＝F，所以A正确.

4、【答案】　(1)0.35　(2)8.0 N　(3)10.3 N

【解析】　(1)当拉力F2＝10.3 N时，木箱匀速运动，木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff1，根据二力平衡条件有：Ff1＝F2＝10.3 N

木箱放在水平地面上，则有木箱对地面压力大小等于木箱的重力，即FN＝mg

根据滑动摩擦力公式Ff＝μFN，则木箱与地面间的动摩擦因数为μ＝

联立解得μ＝＝≈0.35.

(2)当拉力F1＝8.0 N时，木箱静止，木箱水平方向所受到的静摩擦力Ff2与F1是一对平衡力，则有：Ff2＝F1＝8.0 N.

(3)当拉力F3＝12.0 N时，木箱将在地面上滑动，此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.由第(1)问可以知道，Ff3＝Ff1＝10.3 N.

5、【答案】　5.3　5.1

【解析】　当用F＝5.3 N的水平拉力拉静止的木块时，木块所受静摩擦力大小等于拉力大小，即为5.3 N；若用F＝5.8 N的水平拉力拉木块，木块所受滑动摩擦力大小为5.1 N.

当堂检测：

1.【答案】 A  

【解析】【解答】解：用水平力F压铁块于竖直墙壁上不动，设墙壁对铁块的压力为N，对铁块的摩擦力为f，当F增大时，它的反作用力即墙壁对铁块的压力为N也增大．而铁块的摩擦力是由铁块的重力引起的，所以摩擦力不变．由于铁块处于静止状态，所以所受的合力为零．

故选：A．

【分析】当重力小于最大静摩擦力时，物体处于静止，摩擦力大小等于外力大小；当重力大于最大静摩擦力时，物体处于滑动，则摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积．

2.【答案】C 

【解析】【分析】静止的物体不一定受静摩擦力，若有相对运动趋势，则一定受静摩擦力．如小孩推箱子没有推动，故A错误；只有滑动摩擦才与接触面间的正压力成正比，B错误，静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反．可能与物体的运动方向垂直，故C正确，D错误
故选C
【点评】静摩擦力方向特点是：静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，可以是阻力，做负功，也可以是动力，做正功。

3.【答案】C 

【解析】【解答】解：甲图中，推木箱不动，静摩擦力与推力平衡，故F1=80N；
乙图中，小孩把木箱推动了，受滑动摩擦力，大小为F2=μN=0.45×200N=90N，故C正确，ABD错误；
故选：C．
【分析】首先分析物体受到的是滑动摩擦力还是静摩擦力；再根据两种摩擦力的计算方法求解即可．

4.【答案】 A  

【解析】【解答】传送带突然转动前物块匀速下滑，对物块进行受力【分析】物块受重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力．传送带突然转动后，对物块进行受力分析，物块受重力、支持力，由于上面的传送带斜向上运动，而物块斜向下运动，所以物块所受到的摩擦力不变仍然斜向上，所以物块仍匀速下滑．故选：A. 

【分析】本题考查了物体的平衡问题

5.【答案】D 

【解析】【分析】只有滑动摩擦力大小才与正压力成正比，静摩擦力和正压力没有关系，A错误，人走路时受到的摩擦力为静摩擦力，但是人是运动的，并且静摩擦力方向和人运动方向相同，此过程中，静摩擦力是动力，故BC错误，D正确。
【点评】摩擦力可以是阻力也可以是动力，可以跟物体的运动方向相同，也可以相反。

6.【答案】 C  

【解析】【解答】解：A、物体匀速运动，物体相对于传送带有向下运动的趋势，物体所受摩擦力方向向上，与运动的方向相同．故A错误；

B、C、物体匀速上升由平衡条件可知，摩擦力的大小等于物体所受重力沿斜面下滑的分量，与传送速度无关，故B错误，C正确；

D、若匀速向下传送货物，物体在重力的作用下，物体仍然有沿皮带向下的运动趋势，物体受到沿皮带向上的摩擦力，故D错误；

故选：C

【分析】本题主要考察摩擦力产生的条件，正确分析相对运动的方向或趋势，从而判断摩擦力的方向．也可以利用共点力平衡来判断摩擦力的方向

7.【答案】 A  

【解析】【分析】物体在两个力作用下处于静止状态，说明它还受一个向右的摩擦力，大小为4N，也说明最大静摩擦力大于等于4N，果将水平力F1增大到10 N，F1、F2的的合力为2N，小于最大静摩擦力，物体M仍处于静止状态，物体M受到的合力为零，摩擦力水平向左.
故选A
【点评】容易题。处于平衡状态下的系统中每个物体受力都是平衡的，如果物体某一方向只受两个力，确定了一个力的大小和方向，那么另一个力一定与之等大反向。

8.【答案】D 

【解析】【解答】解：A、动摩擦因数（即滑动摩擦力和弹力的比值），是一种比值定义法，则摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关，只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关．所以A错误．
B、由A分析知，B错误．
C、由A分析知，C错误．
D、由A分析知，D正确．
故选：D．
【分析】动摩擦因数（即滑动摩擦力和弹力的比值），是一种比值定义法，则摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关，只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关．

9.【答案】 C  

【解析】【解答】解：A和B都相对车厢静止，加速度相同，方向为水平方向，对A受力分析可知，其受到的重力和拉力的合力恒定水平向左，故加速度恒定，方向水平向左，所以B受摩擦力的作用方向向左．故C正确

故选：C．

【分析】由AB的状态知其运动状态是一样的，故加速度相同，在对A受力分析可知其合力向左，故加速水平向左，可知B的加速度和受力状况．