第10期 摩擦力-【数理报】新教材2022-2023学年高一物理必修第一册同步学案（教科版2019）

书 滑动摩擦力是力学中常见的一种性质力，弄清它的 产生条件，会判断它的方向，计算它的大小，才能正确地 进行受力分析，进而解决较为复杂的力学问题．下面通 过对几道例题分析，以正确认识滑动摩擦力． 一、滑动摩擦力的产生条件 滑动摩擦力的产生条件是：１．两物体的接触面不光 滑；２．两物体相互接触并存在挤压；３．两物体沿接触面 有相对运动．以上三个条件缺一不可． 例１．如图１所示，Ａ、Ｂ两物体叠放在一起， 用手托住它们靠在竖直墙面上，墙面不光滑．释 放后它们同时沿竖直墙面下滑，已知 Ａ的质量 大于Ｂ的质量，则物体Ｂ （　　） Ａ．只受重力作用 Ｂ．受到重力和墙面的摩擦力的作用 Ｃ．受到重力、墙面的弹力和摩擦力的作用 Ｄ．受到重力、物体Ａ的弹力、墙面的弹力和摩擦力 的作用 解析：物体竖直向下运动，不可能受到墙面的挤压， 不会受到墙面的弹力，虽然 Ｂ与墙壁有相对运动，由于 不存在正压力，故不会受到墙面的摩擦力的作用．Ａ、Ｂ 两物体从静止开始运动，二者的速度时刻相同，二者之 间一定无挤压，因此Ｂ不会受到Ａ的弹力作用，Ｂ只受重 力作用．故Ａ正确． 点评：要注意存在滑动摩擦力的条件，不存在正压 力，就不会有滑动摩擦力． 二、滑动摩擦力的方向判断 可用以下两种方法判断： １．根据滑动摩擦力的方向跟接触面相切，并跟相对 运动方向相反判断．这里所说的“相对”，是指摩擦双方 彼此以对方作参考系的． ２．根据力的平衡条件判断．对于做匀速直线运动的 物体可用此条件进行判断． 例２．将抽屉从静止的桌中匀速向外拉动，抽屉受到 桌子的滑动摩擦力方向如何？桌子受到抽屉的滑动摩擦 力方向又如何？ 解析：抽屉向外拉动，相对于桌子向外运动，故受到 向里的滑动摩擦力．也可以用力的平衡条件来判断．抽 屉匀速运动，受到向外的拉力，由二力平衡知必受到水 平向里，与拉力大小相等的滑动摩擦力． 桌子相对于抽屉运动方向向里，据桌子受到的滑动 摩擦力与相对运动的方向相反可知，桌子受到的滑动摩 擦力方向向外． 点评：静止的物体也会受到滑动摩擦力．摩擦力总 是成对出现，一对摩擦力大小相等，方向相反，分别作用 在两个物体上． 三、滑动摩擦力的大小计算 滑动摩擦力的大小跟两物体间的正压力成正比，即 滑动摩擦力ｆ＝μＦＮ．式中ＦＮ为两物体间的正压力的大 小；μ为动摩擦因数，μ的大小取决于两物体的材料及接 触面的粗糙程度．此式只适用于滑动摩擦力的大小计 算，不适用于求静摩擦力．对于做匀速运动的物体，还可 以用力的平衡条件求出滑动摩擦力的大小． 例３．如图２所示，重为２０Ｎ的物体与 竖直墙面间的动摩擦因数为０．１，当受到水 平压力分别为１００Ｎ和４００Ｎ时，物体与墙 面间的摩擦力分别是多大？设最大静摩擦 力与滑动摩擦力大小相等． 解析：当水平压力为Ｆ＝１００Ｎ时，物体与墙面间的 最大静摩擦力为 ｆｍ ＝μＦＮ ＝μＦ＝０．１×１００Ｎ＝１０Ｎ． 因ｆｍ ＝１０Ｎ＜Ｇ＝２０Ｎ，所以物体将沿墙壁下滑， 受到大小为１０Ｎ的滑动摩擦力． 当水平压力为Ｆ＝４００Ｎ时，物体与墙面间的最大 静摩擦力为 ｆ′ｍ＝μＦ′Ｎ＝μＦ′＝０．１×４００Ｎ＝４０Ｎ． 因ｆ′ｍ＞Ｇ＝２０Ｎ，所以物体将静止，受到大小为 ２０Ｎ的静摩擦力． 点评：判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力，才能正 确计算摩擦力的大小． 书 我们在看川剧时会看到演员以极快的速度进行“变 脸”，其实我们所学习的摩擦力它也会在题目中进行“变 脸”的游戏．涉及摩擦力的各类问题常常是同学们学习 的难点，要正确分析摩擦力，往往需要我们对物体的受 力情况、运动情况等有全面的了解，进行综合考虑．当影 响摩擦力的一些因素发生“突变”时，摩擦力也可能随 之改变．这类“突变”问题的剖析有助于暴露摩擦力分 析中的思维弱点，加深对两种摩擦力的理解，提高解题 能力，现举例说明． 一、静摩擦力突变为滑动摩擦力 例１．如图１所示，一个 Ｍ ＝２ｋｇ 的物体放在动摩擦因数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 ＝０．１ｋｇ的小 桶相连，已知：Ｍ受到的最大静摩擦力 ｆｍ ＝４．５Ｎ，滑轮上的摩擦不计，ｇ取１０Ｎ／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′＝３ｋｇ的物体 时； （３）只在桶内加入ｍ１ ＝０．３３ｋｇ的砂子时； （４）只在桶内加入ｍ２ ＝０．５ｋｇ的砂子时． 思路分析： 解析：（１）因为ｍ０ｇ＝１Ｎ＜ｆｍ，Ｍ处于静止状态， 受静摩擦力作用，由二力平衡得ｆ１ ＝ｍ０ｇ＝１Ｎ． （２）在Ｍ上再放一个Ｍ′＝３ｋｇ的物体，Ｍ仍静止， 仍受静摩擦力ｆ２ ＝ｍ０ｇ＝１Ｎ． （３）因为（ｍ０＋ｍ１）ｇ＝４．３Ｎ＜ｆｍ，故Ｍ处于静止 状态，所受静摩擦力ｆ３ ＝（ｍ０＋ｍ１）ｇ＝４．３Ｎ． （