学年高中物理第三章研究物体间的相互作用第二节研究摩擦力学案粤教版必修1Word文件下载.docx

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2．已知木箱重200N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0。

2，当木箱在水平桌面上以10m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为________N；

当木箱以15m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为________N;

当在该木箱上放一相同的木箱,两箱一起以10m/s的速度运动时,木箱所受桌面的摩擦力大小为________N.

答案　40　40　80

1.按如图1所示实验装置做一做：

用力拉动木板，使之在水平桌面上滑动．

图1

（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2所示，在光滑水平地面上，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．（A、B接触面粗糙）

图2

（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．

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正压力，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．

例1

　下列有关滑动摩擦力的说法中，正确的是（　　）

A．有压力一定有滑动摩擦力

B．有滑动摩擦力一定有压力

C．滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反

D．只有运动物体才受滑动摩擦力

答案　B

解析　产生滑动摩擦力的条件有三个:

相互接触且挤压（有弹力）、接触面粗糙、发生相对滑动，缺一不可．由产生条件可知，A错误，B正确．滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，C错误．滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间，两个物体中可能有一个相对地面是静止的，故D错误．

二、静摩擦力

（1）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3所示．

图3

当测力计的示数为1N时，木块没有动；

逐渐增大拉力到2N时,木块仍静止；

继续增大拉力到4N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8N，此后木块匀速运动，拉力保持3。

8N不变．

①木块受到拉力为1N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？

③静摩擦力在哪里产生？

沿什么方向?

（2）如图4所示，物体随倾斜传送带斜向上匀速运动．

图4

①写出物体所受静摩擦力的方向．

②只有静止的物体才受静摩擦力吗？

③静摩擦力一定是阻力吗？

答案　

（1）①说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1N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．

③静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的相互接触的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．

（2）①静摩擦力方向沿传送带向上．

②不是．运动的物体也可能受静摩擦力．

③不是．静摩擦力可能是阻力,也可能是动力．

1．产生条件

（3）两物体间有相对运动趋势．

2．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．大小

（1）范围:

0＜f≤fmax.

（2）计算:

物体匀速运动或静止时，根据二力平衡条件求解．

（3）静摩擦力大小与压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比．

例2

　关于静摩擦力的说法，正确的是（　　）

A．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用

B．受静摩擦力作用的物体一定是静止的

C．物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度

D．静摩擦力一定是阻力

答案　C

解析　当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力，A错;

受静摩擦力作用的物体有可能是运动的，比如人正常走路时,受到的就是静摩擦力，B错；

物体间压力一定时，静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度，这个限度就是最大静摩擦力，C对；

静摩擦力可能是阻力，也可能是动力，D错．

例3

　（多选）如图5所示，一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上,且受到水平力F的作用，下列说法正确的是（　　）

图5

A．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上

B．若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大

C．若木块静止,当F增大时,最大静摩擦力随之增大

D．若开始时木块静止，当撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块不受摩擦力作用

答案　ACD

解析　若木块静止,则木块受到的静摩擦力与mg平衡，大小为mg，方向竖直向上，故A正确，B错误；

最大静摩擦力与正压力成正比，故C正确；

当撤去F时，墙壁与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故D正确．

1．静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反．

2．静摩擦力发生在相对静止的两物体之间，受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的物体也可能受静摩擦力作用．

3．物体静止或匀速直线运动时,静摩擦力的大小可由二力平衡条件求得．

三、摩擦力大小的计算

例4

　如图6所示，一个M＝2kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0。

2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0＝0.1kg的小桶相连，与M连接的细绳水平．已知M在水平面上受到的最大静摩擦力fmax＝4.5N,滑轮上的摩擦不计,g＝10N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小：

图6

（1）只挂m0时；

（2）只挂m0,但在M上再放一个M′＝3kg的物体时；

（3）只在桶内加入m1＝0.33kg的沙子时；

（4）只在桶内加入m2＝0。

5kg的沙子时．

答案　

（1）1N　

（2）1N　（3）4.3N　（4）4N

解析　

（1）因为m0g＝1N〈fmax,M处于静止状态，所以受静摩擦力作用,由二力平衡得f1＝m0g＝1N.

（2）在M上再放一个M′＝3kg的物体，M仍静止，故受静摩擦力f2＝m0g＝1N。

（3）因为（m0＋m1）g＝4.3N<

fmax，故M处于静止状态，所受静摩擦力f3＝（m0＋m1）g＝4.3N。

（4）因为（m0＋m2）g＝6N>

fmax，故物体M运动，受到滑动摩擦力作用，则f4＝μFN＝μMg＝4N.

计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力.

1滑动摩擦力用公式f＝μFN.

2求解静摩擦力的大小只能根据物体的运动状态和物体的受力情况来求解。

如果物体处于静止状态或做匀速直线运动时，可利用二力平衡条件求解静摩擦力。

3正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说明,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,此时最大静摩擦力也可由公式fmax＝μFN求得。

1．（对滑动摩擦力的理解）关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A．正压力越大，滑动摩擦力越大

B．正压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大

C．正压力不变,动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大

D．动摩擦因数不变，正压力越大,滑动摩擦力越大

答案　D

解析　由滑动摩擦力公式f＝μFN可知，滑动摩擦力由动摩擦因数和正压力决定，与其他因素无关．

2．（对静摩擦力的理解）（多选）关于静摩擦力,下列说法不正确的是（　　）

A．静摩擦力的方向总是与物体的运动趋势方向相反

B．静摩擦力的方向总是与物体的运动趋势方向相同

C．接触面的压力增大，静摩擦力也增大

D．在压力一定的条件下，静摩擦力的大小是可以变化的，但有一个限度

答案　ABC

解析　静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，与物体运动趋势的方向无关，A、B错；

静摩擦力大小有一个范围，即0<

f≤fmax，未达到最大静摩擦力之前静摩擦力大小与压力无直接关系，C错，D对．

3．（静摩擦力的大小）如图7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f随水平推力F变化的关系图线是（　　）

图7

答案　A

解析　推而未动，故摩擦力f＝F，所以A正确．

4．（摩擦力大小的计算）某物体的重力为200N，放置在水平地面上，地面对它的最大静摩擦力为80N,它与地面间的动摩擦因数为0.39。

（1）用60N的水平推力推物体，求此时地面对物体的摩擦力的大小;

（2）物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动,应在水平方向施加多大的推力？

物体在水平外力作用下做匀速直线运动的过程中，人把推力突然减小到30N,直到停止前,地面对物体的摩擦力为多大？

（3）若撤去外力，直到停止前，地面对物体的摩擦力为多大？

答案　

（1）60N　

（2）78N　78N　（3）78N

解析　

（1）地面对物体的最大静摩擦力为fmax＝80N．用60N的水平推力推物体,推力小于地面对物体的最大静摩擦力，物体仍保持静止，根据平衡条件得地面对物体的摩擦力是f＝F1＝60N。

（2）物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动，水平推力与滑动摩擦力平衡,则有水平推力F2＝μFN＝μG＝78N．当推力减小到30N，直到停止前，滑动摩擦力不变，仍为78N.

（3）若撤去外力,直到停止前，地面对物体的摩擦力一直为滑动摩擦力，仍为78N。

一、选择题

考点一　滑动摩擦力和静摩擦力的理解

1．（多选）下列说法中正确的是（　　）

A．有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力必定有弹力

B．摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向

C．摩擦力的大小一定与物体所受的重力大小成正比

D．摩擦力的方向总是与运动方向相反,起阻碍物体运动的作用

答案　AB

解析　产生摩擦力的条件是存在弹力并且有相对运动或相对运动趋势，故有摩擦力一定有弹力，但是有弹力不一定有摩擦力，因为有弹力的两者之间可能没有相对运动或相对运动趋势，A正确；

摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向，B正确；

静摩擦力与重力无关，滑动摩擦力与两物体接触面间的正压力有关,C错误;

摩擦力方向总是与相对运动方向或者相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无关,D错误．

2．在中学秋季田径运动会上，高一

（2）班李好同学奋力拼搏，勇夺男子100m冠军，如图1所示为该同学奔跑途中的两个瞬间，用f1、f2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力,则关于f1、f2的方向，以下说法正确的是（　　）

A．f1向后，f2向后

B．f1向前，f2向前

C．f1向前,f2向后

D．f1向后，f2向前

解析　该同学奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚有个向前的静摩擦力,使运动员能向前运动．而当前脚向前跨时，地面给前脚有个向后的静摩擦力,否则运动员会向前滑动，所以前脚受到地面对其向后的静摩擦力．

3．关于由滑动摩擦力公式推出的μ＝

下列说法中正确的是（　　）

A．动摩擦因数μ与摩擦力f成正比，f越大，μ越大

B．动摩擦因数μ与正压力FN成反比，FN越大，μ越小

C．动摩擦因数μ与摩擦力f成正比,与正压力FN成反比

D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定

解析　动摩擦因数取决于相互接触的两个物体,由两物体接触面的粗糙程度及材料决定，与正压力及摩擦力无关,选项A、B、C错误,D正确．

4．（多选）运动员双手握住竖直杆匀速攀上和匀速滑下的过程中，运动员受到的摩擦力分别为f1和f2，不计空气阻力，那么（　　）

A．f1方向竖直向下，f2方向竖直向上，且f1＝f2

B．f1方向竖直向上，f2方向竖直向上，且f1＝f2

C．f1为静摩擦力，f2为滑动摩擦力

D．f1为静摩擦力，f2为静摩擦力

答案　BC

解析　运动员攀上竖直杆过程中受静摩擦力作用,滑下过程受到滑动摩擦力作用，选项C正确，D错误；

运动员向上、向下都是匀速运动,且只受重力和摩擦力的作用，由二力平衡知,运动员所受的摩擦力总是竖直向上，大小等于其重力,选项A错误，B正确．

5．一物体置于粗糙水平地面上，按图2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间的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是（　　）

A．F甲＞F乙＞F丙　　　　　　B．F乙＞F甲＞F丙

C．F丙＞F乙＞F甲D．F甲＝F乙＝F丙

解析　滑动摩擦力f＝μFN，滑动摩擦力与接触面的动摩擦因数以及正压力有关，三种情况下μ相同,FN也相等，故三种情况下的滑动摩擦力大小相等．

考点二　摩擦力的大小

6．（多选）如图3所示，有一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一定逐渐增大

解析　容器处于平衡状态，在竖直方向上重力与摩擦力平衡，盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大，如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力，则水平力F可能不变，选项B、C正确．

7．（多选）如图4甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10kg的木箱,木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示,g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．木箱所受的最大静摩擦力fm＝21N

B．木箱所受的最大静摩擦力fm＝20N

C．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.21

D．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0。

2

答案　AD

解析　木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大，最大静摩擦力为21N,当推力F〉21N后,摩擦力为滑动摩擦力，大小为20N，木箱与地面间的动摩擦因数μ＝

＝0。

2，选项A、D正确．

8．如图5甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包，一直没有拉动，通过手上的弹簧测力计测出拉力F的大小与时间t的关系如图乙所示,则行李包与地面间的摩擦力f的大小与时间t的关系图正确的是（　　）

解析　该同学没有拉动行李包，说明行李包与地面间的摩擦力是静摩擦力，此时静摩擦力等于拉力．

9．如图6所示，物体在F＝100N、方向水平向左的拉力作用下，沿水平面向右运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体质量m＝5kg,可知物体在向右运动过程中所受摩擦力为（g＝10m/s2）（　　）

A．10N，水平向左　　　　　　B．10N，水平向右

C．20N,水平向左D．20N，水平向右

解析　物体相对地面运动，故物体受到的是滑动摩擦力，则摩擦力的大小为f＝μFN＝μmg＝0。

2×

5×

10N＝10N；

滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向水平向左,故A正确．

10．一物块在水平力拉动下，沿静止的水平传送带由A端运动到B端，如图7甲所示，这时所受摩擦力为f1;

现开动机械让传送带向左匀速传动，再次将同样的物块由传送带的A端匀速拉动到B端，这时所受摩擦力大小为f2,如图乙所示．则f1、f2的大小关系满足（　　）

A．f1＝f2

B．f1〈f2

C．f1〉f2

D．上述三种情况都有可能

解析　滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关，所以A正确．

二、非选择题

11．如图8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。

3N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。

8N的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为______N.

图8

答案　5.3　5.1

解析　当用F＝5。

3N的水平拉力拉静止的木块时，由于F<

fm，故木块仍然静止，木块所受静摩擦力大小为5.3N；

8N的水平拉力拉木块，由于F>

fm,故木块开始运动,所受滑动摩擦力大小为5.1N.

12。

如图9所示,在粗糙的水平地面上静止放一质量为m1＝2kg的物块A，A与水平地面之间的动摩擦因数为μ＝0.4，A与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力（重力加速度g＝10m/s2）．

图9

（1）若在物块A上施加一水平向右的恒力F＝6N，则A受到地面的摩擦力为多大？

方向如何？

（2）要使A向右做匀速直线运动，则需向右施加的水平恒力F′为多大？

（3）在A上叠放一质量为m2＝1kg的物块B,如果两物块共同沿水平地面向右做匀速直线运动，则施加在A上的水平恒力F″为多大？

答案　

（1）6N　水平向左　

（2）8N　（3）12N

解析　

（1）A与地面间的最大静摩擦力fm＝μm1g＝8N，

F＝6N<

fm，则A静止

A受到地面的静摩擦力,大小为f1＝6N，方向水平向左

（2）当A在恒力F′作用下沿水平地面向右做匀速直线运动时，恒力F′＝fm＝8N

（3）当A、B两物块共同沿水平地面向右做匀速直线运动时,施加在A上的水平恒力为F″＝μ（m1＋m2）g＝12N。

13．如图10所示，一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量m＝2kg的物体上，在另一端施加一水平拉力F.若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12cm时,物体恰好匀速运动．（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2，弹簧始终在弹性限度内）

图10

（1）求弹簧的劲度系数；

（2）若将弹簧拉长至11cm时，稳定后物体受到的摩擦力大小为多少?

（3）若将弹簧拉长至13cm时,物体受到的摩擦力大小为多少？

（4）若运动过程中突然撤去拉力，此时物体受到的摩擦力大小为多少？

答案　

（1）200N/m　

（2）2N　（3）4N　（4）4N

解析　

（1）物体匀速运动时，根据平衡条件有

k（x－x0）＝μmg，

则k＝

＝

N/m＝200N/m。

（2）弹力F1＝k（x1－x0）＝200×

（0。

11－0.10）N＝2N．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，故fm＝0。

10N＝4N．物体静止，故所受静摩擦力f1＝F1＝2N。

（3）弹力F2＝k（x2－x0）＝200×

（0.13－0。

10）N＝6N>

fm,物体将运动，此时所受到的滑动摩擦力为f2＝μFN＝μmg＝0.2×

10N＝4N。

（4）撤去拉力时，物体运动过程中受到的是滑动摩擦力，f3＝μFN＝μmg＝4N.