鲁科版高中物理必修一例题与讲解：第三章第三节摩擦力

》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《 马鸣风萧萧 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 第3节 摩擦力 一、滑动摩擦力 1．定义：当两个物体彼此接触且相互挤压，并发生相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对滑动的力。 2．产生条件： （1）两物体相互接触且相互挤压，即接触面之间有弹力； （2）接触面不光滑； （3）两物体之间有相对滑动。 3．方向：总跟接触面相切，并且跟物体间相对运动的方向相反。 滑动摩擦力的方向与接触面相切，而弹力与接触面垂直，因此物体接触面上的滑动摩擦力方向一定与弹力方向垂直。

（1）不要把“物体之间的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来（摩擦力总是阻碍物体的相对运动，但不一定阻碍物体的运动）； （2）概念中的“相对”两字要准确理解，“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言； （3）滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反，也可能跟运动方向相同，即滑动摩擦力可以充当阻力，也可以充当动力。 4．滑动摩擦力的大小及其求法。 （1）公式法：根据公式f＝μN计算。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《 马鸣风萧萧 ①公式中的N是两个物体表面间的压力，称为正压力（垂直于接触面的力），性质上属于弹力，它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。 ②公式中的μ为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面的大小无关。 ③滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关。 ④公式中f和μ及N必须对应于同一对接触面。 （2）根据物体所处的运动状态，结合受力情况，例如二力平衡等方法求解。 【例1】在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪橇上，马拉着雪橇在冰道上滑行，将木料运出，如图所示。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重力为4.9×104 N。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力才能够拉着雪橇匀速前进？（钢与冰之间的动摩擦因数μ＝0.02）

用雪橇运送木料 解析：雪橇在水平方向受到两个力的作用：马对雪橇的拉力F、冰道对雪橇的滑动摩擦力f。在这两个力的作用下，雪橇匀速前进。 由于二力平衡，匀速前进时马的拉力F与摩擦阻力f大小相等，即F＝f。滑动摩擦力f的大小可以由f＝μN求出。其中N是雪橇受地面的支持力，它的大小等于雪橇的总重力G。 雪橇匀速运动，拉力与阻力相等 所以F＝f，f＝μN，而N＝G，所以F＝μG 代入数值，得F＝0.02×4.9×104 N＝980 N。 答案：980 N 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《 马鸣风萧萧 有一个人在雪地里拉着两个雪橇，为了省力，他将两个雪橇摞在一起，然后再拉，我们研究一下，这个人的目的能达到吗？ 解析：如图所示，比较F1和F2哪个大即可。设两个雪橇的重力分别是G1、G2，与接触面间的动摩擦因数为μ。第一种情况，压力N1＝G1，N2＝G2，F1＝f1＋f2＝μN1＋μN2＝μ（G1

＋G2）；第二种情况，压力N＝G1＋G2，F2＝μN＝μ（G1＋G2）。

答案：不能省力 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《

马鸣风萧萧 1－1一根质量为m，长为L的均匀长方体木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F推木条，当木条经过如图所示位置时，桌面对它的摩擦力为（ ）

A．μmg B．23μmg

C．13mg D．以上都不对 二、静摩擦力 1．静摩擦力的概念 两个相互接触的物体之间，没有相对滑动但有相对运动的趋势时，在接触面间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫做静摩擦力。 2．静摩擦力产生的条件 （1）相互接触，只有相互接触的物体之间才有可能产生摩擦力；（2）接触面上有压力存在，如果接触面上没有挤压力，那么相互接触的物体之间也不会产生摩擦力；（3）接触面不光滑；（4）两物体的接触面之间有相对运动趋势且相对静止。 3．方向：与接触面相切并且与物体相对运动趋势的方向相反。 确定静摩擦力方向的常用方法：假定两物体间的接触面是光滑的，判断出物体相对接触面的运动方向，该运动方向即为物体相对运动趋势的方向，则物体受到的静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《 马鸣风萧萧 如图所示，在水平拉力F作用下，A、B一起运动。匀速运动和匀加速运动时A物体所受的静摩擦力方向相同吗？

答案：匀速时，取A为研究对象知静摩擦力等于零；匀加速时，由力是产生加速度的原因可知，A受到的静摩擦力向右。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《

马鸣风萧萧 （1）运动的物体可以受到静摩擦力的作用，静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，也可与运动方向不在一条直线上，如手握瓶子在水平方向上运动，此时静摩擦力方向竖直向上，与运动方向是垂直的。 （2）静摩擦力可以充当阻力，也可以作动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力为动力。传送带上的物体所受静摩擦力有时也是动力。 【例2】2009年10月17日河北选手李雪妹以33.898秒的成绩夺得第十一届全运会500米自行车计时赛冠军，该成绩超亚洲纪录。自行车在平直公路上匀速前进时，前后轮所受摩擦力的方向（ ）

A．都向后 B．都向前 C．前轮向后，后轮向前 D．前轮向前，后轮向后 思路点拨：解答本题应把握以下两点： （1）首先分清前后轮启动的原因。 （2）静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反。 解析：自行车匀速前进时，由于人通过链条给后轮一个力，使后轮顺时针转动，设轮与地面接触处光滑，则轮应加速顺时针转动，说明轮有相对地面向后转动的趋势，由于静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，故后轮所受静摩擦力f1的方向向前；前轮转动是由于前轮受到力的作用，若前轮与地面接触处光滑，则前轮就不会转动，故前轮相对地面有向前运动的趋势，其所受摩擦力向后，如图所示。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《 马鸣风萧萧 匀速前进 答案：C

（1）如果自行车在平直公路上自然滑行，前后车轮所受摩擦力的方向（ ） A．都向前 B．都向后 C．前轮向前，后轮向后 D．前轮向后，后轮向前 答案：B （2）人在走路时前后两脚所受的摩擦力方向向哪儿？汽车的牵引力来自哪里？ 解析：人走路时，后脚向后用力蹬，后脚有向后运动的趋势，所以后脚所受到的静摩擦力向前；人走路时前脚是由于身体向前驱动它，落地时有向前运动的趋势，所以前脚所受静摩擦力向后。汽车的牵引力来自地面对驱动轮的摩擦力。 答案：前脚所受的静摩擦力向后，后脚所受到的静摩擦力向前。来自地面对它的摩擦力。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《

马鸣风萧萧 2－1如图所示，A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）

A．A、B之间无摩擦力 B．A受到的摩擦力水平向右 C．B受到A的摩擦力水平向左 D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《

马鸣风萧萧 若21中的水平力F作用在物体B上，AB一起做匀速直线运动，如图，则： （1）B对A的摩擦力情况如何？ （2）地面对B有无摩擦力？如有，方向如何？ 解析：（1）假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力。 （2）由于A、B一起匀速运动，故把AB作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右。 答案：（1）B对A无摩擦力（2）有，水平向右 2－2如图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱。试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向。 》》》》》》》》》积一时之跬步 臻千里之遥程《《《《《《《《《《《《

马鸣风萧萧 （1）汽车由静止加速运动时（木箱和车面无相对滑动）； （2）汽车刹车时（二者无相对滑动）； （3）汽车匀速运动时（二者无相对滑动）； （4）汽车刹车，木箱在车上向前滑动时； （5）汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动时。 4．静摩擦力的大小 （1）静摩擦力大小的求法 静摩擦力的大小由物体的运动状态结合受力情况决定，可据平衡条件或牛顿运动定律（后边要学习）求解。 （2）最大静摩擦力 最大静摩擦力（fmax）是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围为0＜f≤fmax。 ①静摩擦力的大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比，即f＝μmN，其中μm为最大静摩擦因数，它取决于接触面的材料和接触面的粗糙程度。 ②最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，μm＞μ。但有时认为二者是相等的，μm＝μ。 【例3】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只m0＝0.1 kg的小桶相连，已知：物体受到的最大静摩擦力fm＝4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g取10 m/s2，求在以下情况下，物体受到的摩擦力的大小。

（1）只挂桶处于静止状态时。