2021年新高一物理暑假精品课程(人教版2019)-第十三讲 摩擦力(教师版)

第十三讲摩擦力知识点一、滑动摩擦力[提出问题]1.将手掌轻轻放在桌面上，并将手向前滑动。

用手掌对桌面施加一定的压力，再将手掌向前滑动。

通过两次实验，你有什么样的发现？答案：手向前推，手会受到一个相反的力。

因此，手受到的滑动摩擦力和手运动方向相反。

同时，手掌对桌面施加的压力越大，手受到的阻力越大。

2．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[要点提炼]1.滑动摩擦力两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对运动时，每个物体的接触面上都会受到对方作用的阻碍相对运动的力。

2.滑动摩擦力的大小(1)规律：滑动摩擦力的大小与正压力成正比。

(2)公式：f＝μN，。

μ为动摩擦因数，没有单位。

取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”)．(3)作用效果：总是阻碍物体间的相对运动。

3.滑动摩擦力的方向总是跟物体的接触面相切，并且跟它们相对运动的方向相反。

[经典例题]1.（2020·全国）（多选）如图甲所示,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10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是()A．木箱所受的最大静摩擦力f m=21 NB．木箱所受的最大静摩擦力f m=20 NC．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21D．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2【答案】AD【详解】由图乙知木箱受的最大静摩擦力为f m=21N，故A正确，B错误；当木箱运动后受的是滑动摩擦力，大小为f=μmg=20N，解得μ=0.2，故C错误，D正确；故选AD．2.（2021·辽宁）一质量为4.0kg的木箱以某初速度沿水平面向右滑行，同时施加一个水平向右的拉力，大小为10N。

已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.3，取重力加速度g=10m/s2。

则木箱所受的摩擦力（）A．大小为10N，方向水平向右B．大小为2N，方向水平向左C．大小为12N，方向水平向右D．大小为12N，方向水平向左【答案】D【详解】木箱沿水平面向右滑行，则受滑动摩擦力向左；摩擦力大小为f=μmg=12N故选D。

3.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()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，因而工人拉力也不变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，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由f＝μN可知摩擦力是不变的，故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，故D正确．答案 D[变式训练]1.（2021·浙江）关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力，以下说法中正确的是（）A．压力是由于重力产生的B．有弹力必定有摩擦力C．摩擦力的大小一定与弹力大小成正比D．摩擦力的方向与弹力方向始终垂直【答案】D【详解】A．压力是两个相互接触的物体间的作用力，所以，压力与重力没有必然联系，压力也不一定是由于重力产生的，A错误；B．摩擦力产生的条件是：相互接触、有弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势，所以有弹力不一定有摩擦力，B错误；C．静摩擦力的大小与外力有关，不与弹力成正比，滑动摩擦力的大小与弹力成正比，C错误；D．摩擦力的方向沿着接触面的方向，弹力的方向与接触面垂直，所以摩擦力方向与弹力方向始终垂直，D正确。

故选D。

2.（2021·深圳）如图所示，水平桌面上有一个向左运动的物体，质量为3kg，且物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.3。

某时刻对物体施加一个水平向右的推力F=15N，此时物体所受摩擦力为（g取10m/s2）（）A．9N，方向水平向右B．15N，方向水平向右C．9N，方向水平向左D．15N，方向水平向左【答案】A【详解】依题意，物体相对于地面向左运动，受到地面的滑动摩擦力方向向右，物体在水平面上运动，F 也在水平方向，则物体对地面的压力大小等于物体的重力，即N F mg =所以物体受到的滑动摩擦力大小为N 0.330N 9N f F mg μμ===⨯=故选A 。

3.（2021·浙江）如图所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F ，当它们滑动时，受到的摩擦力大小是（ ）A ．甲、乙、丙所受摩擦力相同B ．甲受到的摩擦力最小C ．乙受到的摩擦力最小D ．丙受到的摩擦力最大【答案】B 【详解】甲、乙、丙三个物体中，甲对地面的正压力最小，乙对地面的正压力最大，所以甲受到的摩擦力最小，乙受到的摩擦力最大，故B 正确。

故选B 。

知识点二、静摩擦力[提出问题]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)木块受到拉力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？ (3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？答案 (1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、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．(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．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.在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处．如图所示，传送带匀速转动，货物和传送带相对静止．(1)传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？答案(1)静摩擦力．静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)．(2)不是．静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动．静摩擦力阻碍的是相对运动趋势，并不总是阻碍物体的运动．静摩擦力也可以是动力．[要点提炼]1．当两个彼此接触且相互挤压的物体之间没有发生相对滑动，但存在相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力．2．静摩擦力产生的条件(1)物体相互接触且相互挤压．(2)接触面粗糙．(3)两物体间相对静止但有相对运动趋势．注意：两物体是“相对静止”，并不是静止．3．静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．注意：(1)与“相对运动趋势的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势，并不是阻碍物体的运动趋势．4．静摩擦力的大小(1)静摩擦力具有被动性，即其大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小无关(填“有关”或“无关”)．(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力f静max，静摩擦力的范围是0<f≤f静max.如图5所示，物体从静止到滑动，所受摩擦力的变化情形．(3)静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解．如图中水平力F＝1 N、2 N、3 N时物块都没有运动，对应的静摩擦力大小分别为1 N、2 N、3 N.5.摩擦力的比较[经典例题]1.如图所示，一个M＝2 kg的物体放在μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0＝0.1 kg的小桶相连。

已知M的最大静摩擦力f m＝4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g＝10 N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小。

(1)只挂m0，处于静止状态时；(2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3 kg的物体时；(3)只在桶内加入m1＝0.33 kg的砂子时；(4)只在桶内加入m2＝0.5 kg的砂子时。

[解析] (1)因为m 0g ＝1 N ＜f m ，M 处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得f 1＝m 0g ＝1 N ；(2)在M 上再放一个M ′＝3 kg 的物体，M 仍静止，故受静摩擦力f 2＝f 1＝m 0g ＝1 N ； (3)因为(m 0＋m 1)g ＝4.3 N ＜f m ，故M 处于静止状态，所受静摩擦力f 3＝(m 0＋m 1)g ＝4.3 N ； (4)因为(m 0＋m 2)g ＝6 N ＞f m ，故物体M 运动，受到滑动摩擦力作用，由公式知f 4＝μN ＝μMg ＝4 N 。

[答案] (1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N2.（2020·全国）在水平面上有一木块受到两个推力处于静止状态，其中116N F =，26N F =。

若撤去力1F ，则（ ）A ．木块受到合力大小为6N ，方向向左B ．木块受到合力大小为16N ，方向向左C ．木块受到的摩擦力大小为10N ，方向向右D ．木块受到的摩擦力大小为6N ，方向向右 【答案】D 【详解】开始F 1和F 2的合力为10N ，但物体保持静止，由此可知物体与水平面之间的最大静摩擦力至少有10N ，所以撤去F 1后，在F 2的作用下木块不会发生滑动，所以木块受到的摩擦力仍然是静摩擦。

CD ．由上面的分析可知，木块受到水平面的静摩擦力作用，大小为6N ，方向水平向右，故C 错误，D 正确；AB ．由上面的分析可知，木块所受合力为零，故AB 错误。

故选D 。

[变式训练]1.（多选）如图所示，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必须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．答案BC2.如图所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N，已知木块与地面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)木块受到的摩擦力的大小和方向；(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向。