2018-2019 高中物理同步课堂讲义 1 2.1.3 摩擦力摩擦力 学习目标核心提炼 1.知道静摩擦力产生的条件，会用二力平衡 条件判断静摩擦力的大小和方向，知道最大 静摩擦力的概念。 2.知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动 摩擦力的方向。 3.知道动摩擦因数，能用 FFN计算滑动摩 擦力的大小。 4 个概念静摩擦力、 最大静摩擦力、滑动摩擦 力、动摩擦因数 1 个公式滑动摩擦力 FFN 1 种方法二力平衡法 一、摩擦力 两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在 接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。 思维拓展 如图 1 甲、乙所示。 图 1 (1)“三毛”为什么能拿起瓶子？ (2)“三毛”在握竿向上爬时，会受到哪些力？ 提示：(1)因为有摩擦力的缘故。 (2)三毛会受到重力、弹力和摩擦力。 二、静摩擦力与滑动摩擦力 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 2 静摩擦力滑动摩擦力 定义 当一个物体在另一个物体的表面 上只有相对运动的趋势而没有相 对运动时，所受到的阻碍相对运 动趋势的力 当一个物体在另一个物体表面滑 动时，受到的另一个物体阻碍它 滑动的力 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 总是沿着接触面，并且跟物体的 相对运动的方向相反 大小 两物体间的静摩擦力 F 在 0 与最 大静摩擦力 Fmax之间，即 0FFmax 滑动摩擦力的大小跟压力成正比， 即 FFN， 为动摩擦因数， FN表示压力的大小 思考判断 (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相对运动趋势方向相反。() (3)静摩擦力的大小与正压力成正比。 () (4)只要两个物体之间有弹力产生，又有相对运动，两个物体之间就一定存在滑 动摩擦力。() (5)滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间。() (6)静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力。() 摩擦力的有无和方向的判断 要点归纳 1.摩擦力与弹力的存在关系 两物体间有摩擦力时，必有弹力；而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力。 2.静摩擦力的有无判断两法 (1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 3 3.静摩擦力的方向判定两法 (1)假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动。从而确定相对 运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。 (2)状态法：当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方 向。 4.滑动摩擦力的方向 (1)在接触面上，与接触面相切，且与物体间相对运动的方向相反。 (2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反。 精典示例 例 1 (多选)如图 2 所示为皮带运输机的示意图，A 为传送带上的货物，则( ) 图 2 A.如果货物 A 随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动，A 受到沿斜面向上的 摩擦力 B.如果货物 A 随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动，A 受到沿斜面向下的 摩擦力 C.如果货物 A 和传送带都静止，A 不受摩擦力 D.如果货物 A 和传送带都静止，A 对传送带有沿斜面向下的摩擦力 解析 摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反，先判断物体的相对 运动情况。对 A 来说，有相对于传送带向下滑动的趋势，则摩擦力与相对运动 趋势方向相反，即沿斜面向上，选项 A 正确；反之，A 也给传送带摩擦力，A 相对于传送带有向下的运动趋势，传送带相对于 A 有向上的运动趋势，则 A 给 传送带的摩擦力方向向下，选项 D 正确。 答案 AD 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 4 规律总结 分析一个物体是否受到的摩擦力的方法 一看“接触” ，看该物体与周围几个物体接触，最多可能有几个摩擦力。 二看接触面间是否有“压力” ，是否有“相对运动”或“相对运动趋势” 。 三要“分析” ，综合分析物体的受力情况，结合物体的运动状态，判断物体所受 摩擦力情况。 针对训练 1 A、B 叠放在水平面上，水平力 F 作用在 B 上，使二者保持相对静 止一起向右做匀速直线运动，下列说法正确的是( ) 图 3 A.A 与 B 之间没有摩擦力 B.A 受到 B 对它的摩擦力向右 C.B 受到三个力作用 D.A 给 B 的摩擦力向左 解析 假设 A 与 B 之间有静摩擦力的作用，无论方向向哪都不能使 A 保持匀速 运动，所以 A 与 B 之间无摩擦力作用，选项 A 正确，B、D 错误；B 要保持匀 速运动，水平面给 B 的滑动摩擦力与拉力 F 平衡，另外 B 还受重力、水平面的 支持力和 A 对 B 的压力，共五个力作用，选项 C 错误。 答案 A 摩擦力大小的计算 要点归纳 1.静摩擦力的大小 (1)大小的范围：0FFmax。 (2)计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。 (3)最大静摩擦力：最大静摩擦力 Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析 问题方便，可认为二者相等。 2.滑动摩擦力公式 FFN的理解 (1)F 的大小与 FN成正比，与物体的运动状态无关。 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 5 (2)动摩擦因数 与接触面的粗糙程度和材料有关，与物体间的压力、相对运动 的速度及接触面的大小均无关。 (3)FN是物体与接触面间的正压力，不一定等于物体的重力，求 FN要根据物体 受力情况而定。 3.滑动摩擦力大小的计算方法 (1)公式法：由 FFN计算。 (2)二力平衡法：物体匀速直线运动或静止时(有相对运动)，根据二力平衡求解。 精典示例 例 2 (多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，特 设计了如图 4 甲所示的演示装置，力传感器 A 与计算机连接，可获得力随时间 变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相 连(调节传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一 根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部细绳水平)， 整个装置处于静止状态。实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子， 小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙，则结合 该图象，下列说法正确的是( ) 图 4 A.可求出空沙桶的重力 B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小 C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小 D.可判断第 50 s 后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上) 解析 t0 时传感器显示拉力为 2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小 为 2 N，由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于 2 N，A 正确；t50 s 时摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为 3.5 N，同时小车启动，说明带有沙的 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 6 沙桶重力等于 3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑 动摩擦力，故摩擦力突变为 3 N 的滑动摩擦力，B、C 正确；此后由于沙和沙 桶重力 3.5 N 大于滑动摩擦力 3 N，故 50 s 后小车将加速运动，D 错误。 答案 ABC 针对训练 2 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 N B.15 N、30 N、80 N C.0、0、40 N D.15 N、40 N、40 N 解析 物体与桌面间的最大静摩擦力 FfmaxFN0.2200 N40 N。拉力为 15 N、30 N 时，物体静止，根据二力平衡知，静摩擦力大小分别为 15 N、30N；当拉力为 80 N 时，物体滑动，为滑动摩擦力，大小 FfFN0.2200 N40 N，选项 A 正确。 答案 A 1.关于摩擦力，有人总结了“四条不一定”，其中说法错误的是( ) A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同 B.静摩擦力的方向不一定与运动方向共线 C.受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动 D.静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力 解析 摩擦力的方向与跟它相接触的物体的相对运动方向或相对运动趋势的方 向相反，与它的运动方向可能相同，也可能相反，也可能不在一条直线上，故 选项 A、B 正确；运动的物体可能受静摩擦力作用，如随传送带一起加速运动 的物体，受到的是静摩擦力作用，又如滑块滑过固定的木板时木板受到的是滑 动摩擦力，故选项 C 正确；静摩擦力也可以充当动力，故选项 D 错误。 答案 D 2.关于动摩擦因数，下列说法正确的是( ) A.两接触面间压力越大，动摩擦因数越大 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 7 B.两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大 C.两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比 D.两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑 动摩擦力和正压力无关 解析 动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦 力和正压力无关，A、B、C 错误，D 正确。 答案 D 3.如图 5 所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是 F1和 F2，则( ) 图 5 A.F1向下，F2向上，且 F1F2 B.F1向下，F2向上，且 F1F2 C.F1向上，F2向上，且 F1F2 D.F1向上，F2向下，且 F1F2 解析 由题意可知小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫受重力、摩擦力作用， 故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大小等于小 猫的重力。 答案 C 4.如图 6 所示，将一张 A4 纸(质量可忽略不计)夹在创新设计内，书对 A4 纸的 压力为 3 N，A4 纸与书之间的动摩擦因数为 0.4，要把 A4 纸从书中拉出，拉力 至少应为( ) 图 6 A.0.6 N B.1.2 N C.2.4 N D.3 N 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 8 解析 根据 FFN得，F1.2 N，因为纸的上、下两面都要受到书对它的滑动 摩擦力，所以要把纸从书中拉出，拉力至少应为 2.4 N，C 正确。 答案 C 5.如图 7 所示，物体 A 重 40 N，物体 B 重 20 N，A 与 B、A 与地的动摩擦因数 相同。物体 B 用细绳系住，当水平力 F32 N 时，才能将 A 匀速拉出，求接触 面间的动摩擦因数。 图 7 解析 B 虽然静止，但 A 和 B 发生相对运动，因此 A 和 B 之间有滑动摩擦力。 由竖直方向受力平衡可知，A 和 B 之间的正压力等于 B 的重力，则 A 和 B 之间 的摩擦力 Ff1GB，A 受到摩擦力阻碍 A 相对 B 向右运动，即 A 受到摩擦力的 方向水平向左。对 A 受力分析，在竖直方向上，A 与地面的正压力等于 A 和 B 的重力和，则 A 和地面之间的摩擦力 Ff2(GAGB)，方向水平向左。由平衡 的知识可知，FFf1Ff2。联立有 F(GA2GB)，解得 0.4。 答案 0.4 对摩擦力认识的四个误区 误区一：误认为只有静止的物体才受静摩擦力作用，滑动摩擦力一定产生于运 动的物体间 误区二：误认为摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 误区三：误认为物体间的压力越大，摩擦力就越大 误区四：误认为摩擦力一定是阻力 2018-2019 高中物理同步课堂讲义 9 基础过关 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 解析 产生摩擦力的条件是存在弹力并且有相对运动或