摩擦力的理解与综合应用【考点归纳】一、摩擦力1.定义：当相互接触且相互挤压的物体之间有相对运动或相对运动趋势时，接触面间产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，称为摩擦力。
固体、液体、气体的接触面上都会有摩擦作用。
2.分类：分为滚动摩擦、滑动摩擦力和静摩擦力。
二、滑动摩擦力1.产生：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时，另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力。
2.产生条件：①相互接触且相互挤压；②有相对运动；③接触面粗糙。
注意：①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。
摩擦力与弹力一样属接触作用力，但两个物体直接接触并不挤压就不会出现摩擦力。
挤压的效果是有压力产生，压力就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力，也叫正压力，压力属弹力，可根据上一节有关弹力的知识判断有无压力产生。
②接触面粗糙。
当一个物体沿另一物体表面滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦力。
凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等，统统不考虑摩擦力(“光滑”是一个理想化模型)。
③接触面上发生相对运动。
特别注意：“相对运动”与“物体运动”不是同一概念。
“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参照物)的位置发生了改变；而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变。
3.方向：总与接触面相切，且与相对运动．．．．方向相反. 这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体，而不是相对别的物体。
滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反。
4.大小：滑动摩擦力大小与压力成正比，即：f N μ=注意：①压力F N 与重力G 是两种不同性质的力，它们在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫无关系，用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑，物块与墙面间的压力就与物块重力无关，不要一提到压力，就联想到放在水平地面上的物体，认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力。
第二章相互作用——力小专题3 摩擦力的动态变化与突变问题【知识清单】１.静摩擦力力的大小与压力，随着发生变化，处于平衡状态的物体所受静摩擦力大小可以通过来确定。
2.滑动摩擦力的大小与压力，与物体运动速度大小、接触面的大小。
3.静摩擦力存在一个最大值即最大静摩擦力，最大静摩擦力的大小与压力，两物体间同样压力的情况下，最大静摩擦力比滑动摩擦力的大小。
静摩擦力突变为滑动摩擦力与时的临界状态是；滑动摩擦力突变可能为静摩擦力的临界状态是。
【答案】1.无关引起运动趋势的外力变化平衡条件 2.成正比无关 3.成正比略大一些静摩擦力达到最大静摩擦力相对速度减小到零时【考点题组】【题组一】静摩擦力的动态变化1.如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N．现撤去F1保留F2．则木块在水平方向受到的合力为（）A．10N，方向向左B．6N，方向向右C．2N，方向向左D．零【答案】D【解析】木块开始在水平方向受三个力而平衡，则有f=F1-F2=10-2=8N；物体处于静止状态，则说明物体受到的最大静摩擦力大于8N；撤去F1后，外力为2N，故物体仍能处于平衡，故合力一定是零，D正确。
2.如图所示，某人为执行一项特殊任务，须从椭球形屋顶半中间位置开始向上缓慢爬行，他在向上爬行的过程中（）2题图A．屋顶对他的支持力变小B．屋顶对他的支持力变大C．屋顶对他的摩擦力变小D．屋顶对他的摩擦力变大【答案】BC【解析】由该人受力及平衡条件可知，屋顶对他的支持力等于重力沿垂直于屋顶切线的分力，屋顶对他的静摩擦力等于重力沿屋顶切线方向上的分力，故BC正确。
3.如图所示，质量均为m的物体A和物体B，用跨过光滑定滑轮的轻质细绳相连，A置于倾角θ=30°的固定斜面上，处于静止状态。
现用水平力F作用在物体B上，缓慢的拉开一小角度，物体A一直保持静止，此过程中A所受的摩擦力A．逐渐增大B．逐渐减小C．先减少后增大D．先增大后减少【答案】A【解析】对A研究可知，原来细线的拉力大小等于B的重力，即T=mg＞mgsinθ，A原来所受的摩擦力沿斜面向下，当用水平向右的力F缓慢拉物体A，细线的竖直分力大小等于A的重力，所以细线所受拉力的大小一定增大，A所受的摩擦力增大4.如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到A＇点，在这过程中P始终与圆柱体保持相对静止．那么P所受静摩擦力的大小随时间的变化规律，可由下面哪个图表示【答案】A【解析】分析如图所示，由于缓慢圆柱体缓慢转动，由平衡条件知f=mgsinθ，因θ先减小后增大，所以f先减小后增大，故B、D错误；又因角度随时间均匀变化，由三角函数知识知，在θ随时间均匀变化时，sinθ随时间的变化率先增大后减小，故C错误，A正确。
滑动摩擦力与静摩擦力不能同时存在看到此题目，你立即会想到滑动摩擦力存在于发生相对滑动的两个相互接触的物体之间，而静摩擦力存在于相对静止的具有相对运动趋势且相互接触的两个物体之间，它们不能同时存在是显而易见的．但是，在高三物理复习当中，我们经常遇到下面一些问题，对这些问题，有相当一部分学生认为，滑动摩擦力与静摩擦力是同时存在的．笔者对此类问题进行了搜集和整理，以便于与同仁共同探讨．例1如图1所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面上放一物体，物体重为Ｇ，静止在斜面上．现用与斜面底边平行的力Ｆ＝Ｇ／2推该物体，物体恰好在斜面内做匀速直线运动，则物体与斜面间的动摩擦因数μ等于多少?物体匀速运动的方向如何?图1分析对于这道题，很多学生分析认为，不施加推力物体静止在斜面上，说明开始重力的分力与斜面对物体的静摩擦力平衡，现施一水平推力使物体做匀速直线运动，物体运动的方向必沿推力Ｆ的方向，此时沿斜面向下的重力与沿斜面向上的静摩擦力平衡了，从而得到Ｆ＝μＮ，Ｎ＝Ｇｃｏｓ30°，所以μ＝Ｆ／Ｎ＝（Ｇ／2）／Ｇｃｏｓ30°＝／2．上述分析是错误的．因为给物体施加推力后，物体沿斜面做匀速直线运动，物体与斜面之间只存在滑动摩擦力，而不存在静摩擦力．正确解法因为在推力Ｆ作用下物体沿斜面做匀速直线运动，所以物体与斜面间存在滑动摩擦力，并且在斜面内，重力的分力、推力Ｆ和斜面对物体的滑动摩擦力这三力平衡．首先求出推力Ｆ与重力的分力的合力Ｆ′的大小Ｆ′＝＝（／2）Ｇ，Ｆ′的方向沿斜面向下与推力Ｆ成θ角，则ｔｇθ＝Ｇｓｉｎ30°／Ｆ＝1，即θ＝45°．物体受到的滑动摩擦力ｆ应与力Ｆ′平衡，即摩擦力大小为ｆ＝Ｆ′＝Ｇ／2，所以μ＝f／Ｎ＝（Ｇ／2）／Ｇｃｏｓ30°＝／3．摩擦力ｆ的方向与力Ｆ′方向相反，沿斜面向上，与推力Ｆ成135°角，所以物体沿斜面斜向下与推力Ｆ的方向成45°角做匀速运动．例2如图2所示，重10Ｎ的物体Ａ放在倾角为30°的斜面上，它与斜面间的动摩擦因数为1／，当物体Ａ受到一个大小不为零，平行于斜面的外力Ｆ作用后可在斜面上做匀速直线运动，试讨论外力Ｆ的方向如何?图2分析对于本题，很多学生分析认为，当物体不受推力时，通过计算可以知道物体受力而平衡，处于静止状态．现要使物体在斜面上做匀速运动，只需满足推力Ｆ与滑动摩擦力平衡即可．物体在斜面内运动方向不确定，推力Ｆ的方向在斜面内也是任意的，并且推力Ｆ的大小等于滑动摩擦力．上述分析是错误的，当然在此分析下的计算结果也一定是错误的．正确解法当施加推力Ｆ之后，物体在斜面内受重力的分力大小为Ｇ′＝Ｇｓｉｎ30°＝5 Ｎ，滑动摩擦力大小为ｆ＝μＮ＝μＧｃｏｓ30°＝5Ｎ．由于物体做匀速运动，所以这三个力平衡．此三个力中，分力Ｇ′的大小和方向是确定的，摩擦力ｆ大小是确定的，但其方向是不确定的．根据矢量合成可求出重力的分力Ｇ′与摩擦力ｆ的合力的大小及方向．笔者通过图解来分析，如图3所示，先作出重力的分力Ｇ′的图示（如有向线段ＡＯ），然后以点Ｏ为圆心，以摩擦力ｆ的大小为半径画圆，则点Ａ与圆周上任一点B的连线所得的有向线段ＡＢ都有可能表示为力Ｇ′与摩擦力ｆ的合力，因点Ａ为圆周上的最高点，所以有向线段ＡＢ的方向总是在过物体Ａ上的水平线以下的方向．又因推力Ｆ与Ｇ′和ｆ的合力为平衡力，所以推力Ｆ与Ｆ合方向相反，即推力Ｆ的方向为过点Ａ水平线以上的所有可能方向．从图中也可看出推力Ｆ的大小随运动方向变化而变化，不一定等于滑动摩擦力的大小．图3 图4例3如图4所示，表面光滑的实心圆球Ｂ的半径Ｒ为20ｃｍ，质量Ｍ为20ｋｇ，悬线长Ｌ＝30ｃｍ．正方形物块A厚度Δｈ为10ｃｍ，质量ｍ为2ｋｇ，物体Ａ与墙之间的动摩擦因数μ＝0．2，取ｇ＝10ｍ／ｓ2．求：（1）墙对物块A的摩擦力为多大?（2）如果在物体Ａ上施加一个与墙平行的外力，使物体Ａ在未脱离圆球前贴着墙沿水平方向做加速度ａ＝5ｍ／ｓ2的匀加速直线运动，那么这个外力大小和方向如何?分析对于此题第（1）问比较好分析，通过计算判断可知墙与物体Ａ之间是静摩擦力，大小等于物体Ａ的重力．对于第（2）问，有的学生分析认为，由第（1）问知正方形木块沿竖直方向受力平衡，要使Ａ沿水平方向做加速度ａ＝5ｍ／ｓ2的匀加速直线运动，必须对物体施加水平外力Ｆ，由牛顿第二定律，得Ｆ－ｆ＝ｍａ，ｆ＝μＮ，所以Ｆ＝μＮ＋ｍａ＝μＭｇｔｇθ＋ｍａ．上面的分析是错误的．原因在于物体滑动后不存在竖直向上的静摩擦力，而只存在滑动摩擦力．正确解法由于物体贴着墙沿水平方向做匀加速直线运动，所以摩擦力沿水平方向，合力也沿水平方向且与摩擦力相反．又因为物体还受到竖直向下的重力作用，所以推力Ｆ应斜向上．设物体Ａ对墙的压力为Ｎ，则沿垂直于墙的方向，物体Ｂ受到物体A的支持力大小也为Ｎ，有ｆ＝μＮ，Ｎ＝Ｍｇｔｇθ，又ｓｉｎθ＝（Δｈ＋Ｒ）／（Ｌ＋Ｒ）＝3／5，则ｔｇθ＝3／4．如图5所示，对于物体Ａ沿竖直方向作受力分析，有图5Ｆｓｉｎα＝ｍｇ，沿水平方向作受力分析，有Ｆｃｏｓα－ｆ＝ｍａ，由以上各式，解得Ｆ＝＝20Ｎ，α＝ａｒｃｓｉｎ（／5）．因此，外力Ｆ的大小为20Ｎ，方向斜向上且与物体A水平运动方向的夹角为ａｒｃｓｉｎ／5．拓展练习利用上面的分析思考下面几个练习．1．斜面倾角θ＝37°，斜面长为0．8ｍ，宽为0．6ｍ，如图6所示．质量为2ｋｇ的木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0．5，在平行于斜面方向的恒力Ｆ的作用下沿斜面对角线从点Ａ运动到点Ｂ，ｇ取10ｍ／ｓ2，ｓｉｎ37°＝0．6，求：（1）力Ｆ的最小值是多大；（2）力Ｆ取最小值时木块的加速度．图6 图72．质量为0．8ｋｇ的长方形木块静止在倾角为30°的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3Ｎ的力推物块，它仍保持静止，如图7所示，则木块所受摩擦力大小为_________________，方向为________________（ｇ＝10ｍ／ｓ2）．答案：1．（1）7．2 Ｎ；（2）0．8ｍ／ｓ2．2． 5Ｎ；沿斜面指向右上方与水平方向的夹角为53°．。
相互作用力和摩擦力做功问题考点规律分析一、一对相互作用力的做功情况(1)一对相互作用力做功的正负：一对相互作用力的方向相反并不代表这一对相互作用力做的功一定是一正一负，还可以都做正功、都做负功、都不做功、一个做功一个不做功等等。
(2)一对相互作用力做功的大小：一对相互作用力做功的大小不一定相等，因为它们分别作用于两个物体上，每个物体都可能还受其他力，其位移情况可能千差万别。
二、滑动摩擦力与静摩擦力的做功情况(1)摩擦力做功正负情况运动的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时，若摩擦力的方向与运动方向相反，则摩擦力做负功，该摩擦力就是阻力；若摩擦力的方向与运动方向相同，则摩擦力做正功，该摩擦力就是动力。
总之，摩擦力既可能做负功，也可能做正功，还可能不做功。
举例如下：(2)一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零，而一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和不为零。
(3)摩擦力做功计算要注意过程中位移的方向是否改变。
①物体在粗糙水平面上做单方向的直线运动时，路程与位移大小相等，此时摩擦力做功W＝－Fl(l指位移，F指摩擦力)。
②物体在粗糙水平面上做往复运动或曲线运动时，路程与位移大小不同，此时摩擦力做功W＝－Fs(s指路程，F指摩擦力)。
典型例题例质量为M的木板放在光滑的水平面上，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了l，如图所示。
若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求摩擦力对滑块、对木板做功各为多少？这一对摩擦力做功的代数和为多大？[规范解答]滑块所受摩擦力F f＝μmg，位移为(l＋L)，且摩擦力与位移方向相反，故摩擦力对滑块做的功为：W1＝－μmg(l＋L)木板所受的摩擦力F f′＝μmg，方向与其位移l方向相同，故摩擦力对木板做的功W2＝μmgl这一对摩擦力做功的代数和W＝W1＋W2＝－μmgL[完美答案]－μmg(l＋L)μmgl－μmgL(1)物体的位移是指对地的位移。
