高考物理最新教案-摩擦力 精品

2.3 摩擦力 受力分析

一、考点聚焦

 静摩擦力、最大静摩擦力 I级要求

 滑动摩擦力、滑动摩擦定律 Ⅱ级要求

二、知识扫描

1． 静摩擦力的产生条件是两个处于相对静止的物体之间存在着相互作用的弹力、接触面粗糙、且有相对运动趋势。静摩擦力的方向与接触面相切、且与物体间相对运动趋势方向相反。静摩擦力的大小可以在0与最大静摩擦力fm之间变化，静摩擦力的大小与物体间的压力大小无关，但物体间的最大静摩擦力与物体间的压力有关。

2． 滑动摩擦力的产生条件是两个接触的物体之间存在着相互作用的弹力、接触面粗糙、且有相对运动。滑动摩擦力的方向与物体接触面相切，且与物体相对运动方向相反。滑动摩擦力的大小与物体间的动摩擦因数μ，及物体的弹力FN有关，即f = μFN 。

3． 对物体进行受力分析的一般步骤：首先确定研究对象；然后根据力的概念，从物体处所的环境与其他物体的联系，按重力、弹力、摩擦力及其他力等顺序依次分析，最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态．

三、好题精析

例1 如图2-3-1所示，用细绳拴着一个小球，小球静止在光滑的斜面上．试作出小球所受的弹力示意图．

〖解析〗 小球只与斜面和细绳接触，根据弹力的产生条件及其方向可作出小球受力图如图2-3-1(解)．

〖点评〗 弹力是接触力，接触面间的压力、支持力方向总是与接触面垂直指向被压力或起支持作用的物体；而绳的拉力总是沿着绳子，并指向收缩方向．

例2 下列关于摩擦力的说示中正确的是：（ ）

A．阻碍物体运动的力称为摩擦力

B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反

C．静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直

D．接触面上的摩擦力总是与接触面平行

〖解析〗摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势的，而不是阻碍物体的运动，因此A选项错误．另一方面摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反，故B选项错误．当相对运动趋势方向与运动方向垂直时，静摩擦力的方向就与运动方向垂直，故C正确．摩擦力是切向力，故与接触面平行，D正确．综上所述C、D正确．

〖点评〗本题要求考生正确理解摩擦力的概念，并能把握相对运动与物体运动的区别．

例3 长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如图2-3-2所示．铁块受到摩擦力f木板倾角变化的图线可能正确的是（设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小）：（

）

〖解析〗本题应分三种情况进行分析： 图2-3-1(解)

图2-3-2

A B C D 图2-3-1

○1 当0 ≤＜arctan（为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面（斜面）方向分力大小相等，即f =

mgsin，=0时，f = 0；f随增大按正弦规律增大．

○2 当= arctan时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小．

○3 当arctan＜≤900时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，根据摩擦定律可知f = FN =mgcos，f随增大按余弦规律减小．综合上述分析可知C图可能正确地表示了f随变化的图线．

〖点评〗本题由铁块运动状态的不确定性来巧妙地设计了考查静摩擦力、最大静摩擦力、滑动摩擦力三者区别的，这三者在产生条件和大小计算上都有一些区别，分析过程中要求考生能够从物体运动状态来进行科学分析与推理．

例4 如图2-3-3所示，质量为m、横截面为直角三角形的物块ABC，ABC，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力．现物块静止不动，则摩擦力大小为 ___________．

〖解析〗对三角形物块进行受力分析，如图2-3-3(解)所示．由平衡条件可以有：f mgsinF=0、N cosF=0解得摩擦力f = mg + Fsin．

〖点评〗本题要求考生掌握物体的受力分析与平衡条件及处理平衡问题的数学方法．

例5 利用一个小木块（一端带挂钩）、一个长木板、一根橡皮条和一把刻度尺，怎样粗略地测出小木块与木板之间的动摩擦因数．

〖解析〗橡皮条不能直接测量力的大小，但在其发生弹性形变时，可以粗略地认为其遵循胡克定律，可以根据其形变量来比较力的大小，可以借助借助于比例关系估算出动摩擦因数．其具体方法：

（1）用刻度尺测量出橡皮条自由长度l0，将橡皮条把木块竖直悬挂起来，测量木块静止时橡皮条的长度l1，并计算其形变量l1 = l1 l0；

（2）将木块放在水平放置的木板上，用橡皮条水平拉动木块，使木块在木板上匀速运动，测量出这时橡皮条的长度l2，并计算其形变量l2 = l2 l0；

（3）计算动摩擦因数= l2/l1．

〖点评〗这是一首设计性实验问题，它要求考生能够借助于比例关系求解．

四、变式迁移

1．长为L的轻杆A一端固定一个质量为m的小球B，另一端固定在水平轴O上，杆随转轴在O竖直平面内匀速转动，角速度为ω，某时刻杆与水平方向成角，如图2-3-4所示。则此时刻杆对小球的作用力方向在图中哪个范围内（ ）

A．竖直向上

B．沿OB方向

C．图中区域I

D．图中区域II

2．如图2-3-5所示，板A的质量为m，滑块B的质量是2m，板A用轻绳拴住，绳与斜面平行，滑块B沿斜面角为的斜面在A板中间一段匀速下滑，若AB之间以及B与斜面之间的动摩擦因数相同，求动摩擦因数． 图2-3-3(解) A C F

mg N B f A B

C

图2-3-3

图2-3-5 图2-3-4

五、能力突破

1．如图所示，A、B、C三个物体叠放在水平桌面上，A受到一竖直向下的压力F作用，则除了重力之外，物体C还受到几个竖直向下的作用力 （ ）

A．1个力 B．2个力

C．3个力 D．4个力

2．在水平路面上，一辆卡车上放着一只集装箱，下列分析正确的是 （ ）

A．当卡车启动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动，方向向前

B．卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动，方向向前

C．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的摩擦力为零

D．当卡车刹车时，卡车对集装箱的静摩擦力为零

3．把一重为G的物体，用一个水平推力F = kt（k是为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上，如图所示．从t = 0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图下图中的：（ ）

4．手握直立的瓶子处于静止状态，下列说法中正确的是 （ ）

A．握力增大时，瓶子受到的静摩擦力也增大

B．握力增大时，瓶子受到的最大静摩擦力也增大

C．握力增大时，瓶子受到的静摩擦力却保持不变

D．向瓶中倒入水时，瓶子受到的静摩擦力将随之增大

5．运动员用双手握住竖直的竹秆匀速攀上和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别为F1和F2，那么它们的关系是：（ ）

A．F1向上，F2向下，F1 = F2 B．F1向下，F2向上，F1 > F2

C．F1向上，F2向上，F1 = F2 D．F1向上，F2向下，F1 > F2

6．如图所示，放在水平地面上的物体a上叠放着物体b，a和b间用轻质弹簧相连，已知弹簧处于压缩状态，整个装置处于静止状态，则关于a、b的受力分析正确的是：（ ）

A．b受到向右的摩擦力 B．a受到m对它的向左的摩擦力

C．地面对a的摩擦力向右 D．地面对a无摩擦力作用

7．一物块m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m由传送带的左端匀速拉动右端，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

8．用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数，有图示的两种装置．

(1) 为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力，图示装置的两种情况中，木块A是否都一定都要作匀速运动？

(2) 若木块A做匀速运动，甲图中A、B间的摩擦力大小是否等于拉力Fa的大小？

(3) 若A、B的重力分别为100N和150N，甲图中当物体A被拉动时，弹簧秤的读数为60N，拉力Fa = 110N，求A、B间的动摩擦因数．

9．如图所示，重力为G1 = 10N的物体A与重力为G2 = 50N的物体B用跨过定滑轮的轻绳连接，B放在水平桌面上，且绳BO呈水平状态，AO段处于竖直状态．已知B与水平桌面间的最大摩擦力Fm = 8N，为了使A、B均保持静止状态，则可对B施加一个水平向左的拉力F，试确定拉力F的大小应满足的条件．

10．如图所示，两块轻质竖直平行板A、B之间夹着一块重力为6N的长方体木块C，此时A、B对C的压力均为10N。若C与A、B之间的动摩擦因数均为0.4，现要使C从两板间水平匀速地拉出，则需要对C施加的拉力F的大小是多少？