衔接点15 摩擦力(含答案)2024年初升高物理无忧衔接学案(通用版)
展开摩擦力
1.两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。
2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力;一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力;两个相互接触的物体,当它们要发生而尚未发生相对运动时,在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力,称为静摩擦力.
二、摩擦力的产生条件和方向
1.产生条件:(1)物体相互接触且挤压(有弹力);(2)发生相对运动或相对运动的趋势;(3)接触面不光滑 。
2.作用点:摩擦力发生在接触面上,所以摩擦力的作用点就在接触面上,但为了研究方便,可把摩擦力的作用等效到一个点上,画力的示意图时,可将摩擦力作用点画在物体重心上。
3.方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反,起阻力作用;有时与物体的运动方向相同,起动力作用。
三、摩擦力的大小测量和影响因素
1.使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。
根据影响滑动摩擦力的因素,通过增大压力或增大接触面粗糙程度,可以增大摩擦,通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。
摩擦的利用和防止
1.增大摩擦的方法:(1)增大压力;(2)增大接触面粗糙程度;(3)将滚动摩擦变为滑动摩擦。
2.减小摩擦的方法:(1)减小压力;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动摩擦为滚动摩擦;(4)使接触面互相分离。
知识点一 滑动摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
2.滑动摩擦力产生的条件:两物体接触面粗糙、有弹力、发生相对运动。
注意:有弹力,不一定有摩擦力;有摩擦力,一定有弹力。
方向:
(1)沿着接触面,跟物体相对运动的方向相反。不一定与运动方向相反
(2)滑动摩擦力方向的判断:
4.大小:
(1)公式:Ff=μFN,其中FN表示接触面上压力的大小,μ为动摩擦因数。
(2)动摩擦因数μ跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,没有单位。
注意:FN是正压力,其大小不一定等于物体的重力。
(3)二力平衡法:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。
知识点二 静摩擦力
1.定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。
2.静摩擦力的产生条件:两物体接触面粗糙、有弹力、具有相对运动趋势。
3.方向:
(1)沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。
“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的苗头,但还未发生相对运动。
(2)静摩擦力方向的两种判断方法
3.静摩擦力的大小
(1)范围:0<F≤Fmax。最大静摩擦力与正压力成正比。
一般情况下,最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。
(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。
4.对摩擦力中“三个方向”“两个阻碍”的理解
(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。
(2)相对运动方向:指滑动摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动方向。
(3)相对运动趋势方向:指静摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动趋势方向。
(4)阻碍:滑动摩擦力阻碍的是相对运动,静摩擦力阻碍的是相对运动趋势,但它们不一定阻碍物体的运动,即它们都可以作动力,也可以作阻力。
1.冰壶比赛中的冰壶,刹车过程中的汽车,都会因受到摩擦力停下来,这个摩擦力是什么摩擦力?
提示:滑动摩擦力。
2.如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,观察弹簧测力计示数及其变化情况。随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?
提示:由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大。
【例1】如图所示,在F的作用下,质量为m的物体做匀速运动,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则物体与地面间的摩擦力大小有以下表达方式,其中正确的是( )
A.0B.μmg
C.μFD.
【答案】B
【详解】物体与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,物体做匀速运动,由二力平衡知f=F由公式f=μN,N=mg得f=μmg故选B。
【例2】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。时沙发没被推动,时沙发恰好被推动,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.当时,沙发没有受到摩擦力作用
B.当时,沙发受到的摩擦力大小为60N,方向向左
C.当时,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。
1.下列有关滑动摩擦力的说法中正确的是( )
A.相互接触并有相对运动的物体之间必有摩擦力
B.两物体之间有滑动摩擦力,则其间必有弹力
C.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
D.滑动摩擦力一定是阻力
【答案】B
【详解】A.若相互接触并有相对运动的物体之间未发生弹性形变,物体间没有摩擦力,故A错误;
B.弹力是产生摩擦力的前提条件,故两物体之间有滑动摩擦力,则其间必有弹力,故B正确;
C.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,故C错误;
D.滑动摩擦力不一定是阻力,可以是动力,例如静止放置在水平传送带上的物块,物块受到滑动摩擦力与物块运动方向相同,故D错误。
故选B。
2.如图所示,物块在水平拉力 F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F 的大小不变,而方向与水平面成53°角,物块也恰好做匀速直线运动,则物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【详解】当拉力水平时,物体匀速运动,则
F=mg
当拉力倾斜时
Fcs53°=(mg-Fsin 53°)
联立解得
故选B。
3.物理老师上课时演示了一个实验,如图,将一细棒从苹果中间穿过,初始时细棒竖直、苹果静止,然后用铁锤猛地敲击棒的上端,对敲击过程中现象的描述,下列说法正确的是( )
A.苹果受到向下的摩擦力,沿棒向上移动
B.苹果受到向下的摩擦力,沿棒向下移动
C.苹果受到向上的摩擦力,沿棒向上移动
D.苹果受到向上的摩擦力,沿棒向下移动
【答案】A
【详解】由于在铁锤敲击棒的上端时,棒急速下降,而苹果由于惯性仍在原位置,苹果相对棒向上移动,受到的摩擦力方向向下。
故选A。
4.如图所示,一质量为m=8kg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。重力加速度大小取,则木块在水平方向受到的摩擦力Ff下列说法正确的是( )
A.若撤去F1保留F2,则Ff=8N,方向向左
B.若撤去F1保留F2,则Ff=3N,方向向右
C.若撤去F2保留F1,则Ff=3N,方向向左
D.若撤去F2保留F1,则Ff=10N,方向向左
【答案】B
【详解】AB.木块在水平方向受到F1和F2作用而处于静止状态,根据平衡条件可知
木块受到的静摩擦力为方向向左;
若撤去F1保留F2,由于
可知木块仍然保持静止,则木块受到的静摩擦力为
方向向右,故A错误,B正确;
CD.若撤去F2保留F1,由于
可知木块将向右运动,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为
方向向左,故CD错误。
故选B。
5.如图所示,水平地面上木块A放在长木板B的上面,一水平轻质弹簧测力计右端与A相连,左端固定在竖直墙壁上。现用水平向右的恒力拉B使之在地面上运动,木块A相对地面静止,已知各接触面间均粗糙且粗糙程度不变。下列说法正确的是( )
A.木块A作用于木板B的滑动摩擦力大小等于
B.地面受到的滑动摩擦力大小等于
C.若木板加速运动,弹簧测力计的示数仍等于木块A所受滑动摩擦力大小
D.只有木板B匀速运动时,弹簧测力计的示数才等于木块A所受滑动摩擦力大小
【答案】C
【详解】AB.由于木板B受到木块A作用于木板B滑动向左的滑动摩擦力和地面作用在木板B上水平向左的滑动摩擦力,故木块A作用于木板B的滑动摩擦力和地面作用在木板B的滑动摩擦力大小均小于,即地面受到的滑动摩擦力大小小于。故AB错误;
CD.无论木板加速还是匀速运动,A对B的压力不变,接触面的粗䊗程度不变,木块A所受的滑动摩擦力不变,木块A相对地面静止,所受合力为零,弹簧测力计的示数等于木块A所受滑动摩擦力大小,故C正确,D错误。
故选C。
6.如图所示,质量为10kg的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的拉力的作用,则物体受的摩擦力为(g取)( )
A.0B.20N,水平向右
C.40N,水平向右D.20N,水平向左
【答案】B
【详解】根据题意可知,物体在水平地面上向左运动,则物体受到的是滑动摩擦力,大小为
方向与相对运动方向相反,水平向右。
故选B。
7.关于静摩擦力,下列说法正确的是( )
A.两个接触且相对静止的物体间一定有静摩擦力作用
B.只有静止的物体才会受到静摩擦力作用,运动物体不会
C.静摩擦力方向总是会与物体的运动方向相反
D.物体受到的静摩擦力方向可能与其运动方向相同
【答案】D
【详解】A.两个接触且相对静止的光滑物体间没有静摩擦力,故A错误;
B.静摩擦力产生在相对静止的物体之间,与物体本身的静止、运动无关,故B错误;
CD.静摩擦力方向总是会与物体的相对运动方向相反,可能会与物体的运动方向相反,也可能相同,故C错误,D正确。
故选D。
8.如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.三个物体受到的摩擦力均不为零
B.三个物体受到的摩擦力均为零
C.B、C受到的摩擦力方向相同
D.B、C受到的摩擦力方向相反
【答案】C
【详解】A.A物体做水平方向的匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故A错误;
BCD.B、C物体有向下滑动的趋势,受到沿斜面向上的静摩擦力,大小均等于重力沿斜面向下的分力,大小为,故BD错误,C正确。
故选C。
9.武警广西总队防城港支队组织特战分队开展多课目反恐演练。某武警战士爬杆训练的场景如图所示,战士先匀速竖直向上爬升,到最高处后抱着杆滑下来,下列说法正确的是( )
A.爬升时,由于战士相对于杆向上运动,故摩擦力向下
B.爬升时,抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大
C.下滑时,抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大
D.整个过程中,手握得越紧,杆与手之间的动摩擦因数就会越大
【答案】C
【详解】AB.战士在匀速竖直向上爬升,处于平衡状态,受到的摩擦力与重力平衡,大小不变,方向向上,故AB错误;
C.下滑时,战士所受摩擦力为滑动摩擦力,根据可知抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大,故C正确;
D.动摩擦因数与压力大小无关,只与接触面的粗糙程度有关,故D错误。
故选C。
10.如图所示,甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯,此时两电梯均匀速向上运转,则( )
A.甲受到三个力的作用B.甲对扶梯有摩擦力的作用
C.乙受到三个力的作用D.乙受到的摩擦力方向沿斜面向下
【答案】C
【详解】AB.题图甲中,人处于匀速直线运动状态,受重力与竖直向上的支持力,二力平衡,不受摩擦力,甲对扶梯也没有摩擦力,故A、B错误;
CD.题图乙中,人处于匀速直线运动状态,受到重力G、斜面的支持力以及沿斜面向上的静摩擦力f三个力作用,三力平衡,故C正确,D错误。
故选C。
11.如图所示,一质量为的木块靠在粗糙竖直的墙上,且受到水平力的作用,下列说法正确的是( )
A.若木块静止,当增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
B.若木块静止,当减小时,木块受到的静摩擦力随之减小
C.若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ,则撤去后,木块受到的滑动摩擦力大小等于
D.若撤去,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用
【答案】D
【详解】AB.木块在水平力的作用下静止时,处于平衡状态,木块受推力F、重力mg、向上的静摩擦力Ff和向右的弹力FN,如图所示
由共点力平衡条件有
可得静摩擦力大小等于重力大小,不会随F的变化而改变,故A、B错误;
CD.撤去F后,木块沿墙壁向下滑动,由于此时木块和墙壁之间没有相互挤压,木块没有受到滑动摩擦力作用,故C错误,D正确。
故选D。
12.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
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。
课程标准
初中
知道滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力,能够利用二力平衡进行计算。
高中
1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向
2.会用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小
3.知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的大小和方向
4.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值
初中物理
高中物理
异同点
滑动摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
静摩擦力
初高中物理中对摩擦力的定义、摩擦力的产生条件以及摩擦力的方向等问题的表述基本上是一致的。但是在高中物理中对滑动摩擦力大小的定量计算有了明确的公式,同时对静摩擦力的要求也是非常高,并且对静摩擦力大小计算也和初中不一样,需要通过平衡条件或者运动状态情况求出,并且对最大静摩擦力大小的求解也有相应的公式,一般认为等于滑动摩擦力的大小。
假设法
假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,即物体相对运动趋势的方向,静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反
二力平衡法
当物体受静摩擦力处于平衡状态时,可根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向
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