第3章 第3节 第2课时 摩擦力的计算（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第2课时摩擦力的计算(赋能课—精细培优科学思维) 滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件较为复杂，随着相应条件的变化，滑动摩擦力和静摩擦力的方向和大小还会发生突变，这也是解答该类问题时经常出错的根本原因。通过本节课的学习，学会处理较复杂情境的摩擦力的计算，会解决摩擦力的突变问题。 强化点(一)　两类摩擦力的计算 [要点释解明] 1．滑动摩擦力大小的计算 (1)公式法：根据物体的受力情况，求出正压力N，再利用f＝μN求出滑动摩擦力。 (2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡的条件求解。 2．静摩擦力大小的计算 (1)根据受力情况和二力平衡条件确定，静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。 (2)随着相对运动趋势的增强，静摩擦力也逐渐变大，但不能一直增大。当静摩擦力增大至某一数值后，物体将开始沿接触面滑动，静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力的范围为0＜f≤fmax。 (3)正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，一般情况下，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，因此最大静摩擦力也可由公式fmax＝μN求得。 [典例]　(2023·莆田高一检测)如图所示，一个重力为400 N的沙发放在水平地面上，沙发与地面间的最大静摩擦力为110 N，动摩擦因数为0.25。如果小明分别用80 N和150 N水平向右的力推沙发，求沙发受到的摩擦力大小分别为多少？ [解析]　用80 N的水平力推沙发，推力小于最大静摩擦力，沙发不动，由二力平衡条件可知，沙发受到80 N的静摩擦力。用150 N的水平力推沙发，推力大于最大静摩擦力，沙发运动，由于竖直方向处于平衡状态，由二力平衡条件可知，N＝G，则滑动摩擦力f＝μN＝μG＝0.25×400 N＝100 N。 [答案]　80 N　100 N [变式拓展]　若小明和他爸爸同时均用80 N水平向右的力推沙发，此时沙发受到的摩擦力大小是多少？ 提示：小明和他爸爸同时用80 N的力水平向右推沙发，相当于一个人用160 N的力水平向右推沙发，由[典例]可知，此时沙发受滑动摩擦力，摩擦力大小为100 N。 /方法技巧/ 求解摩擦力大小的思路 　　 [题点全练清] 1．一物体置于粗糙水平地面上，按如图所示不同的放法，在水平力F的作用下运动。设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等，则物体受到的摩擦力的大小关系是(　 ) A．f甲>f乙>f丙 B．f乙>f甲>f丙 C．f丙>f乙>f甲 D．f甲＝f乙＝f丙 解析：选D　物体在三种情况下所受摩擦力均为滑动摩擦力，由f＝μN＝μmg知，物体在三种情况下所受摩擦力大小相等，选项D正确。 2．(2023·浙江温州高一调研)木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2，A、B之间的轻弹簧压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用10 N的水平力F推木块B，如图所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，加推力F后(　 ) A．木块B所受静摩擦力大小为2 N B．木块B所受静摩擦力大小为8 N C．弹簧的压缩量变为2.5 cm D．木块A所受静摩擦力大小为10 N 解析：选A　最大静摩擦力等于木块受到的滑动摩擦力，所以木块A受到的最大静摩擦力为fA＝μN＝0.2×50 N＝10 N，木块B受到的最大静摩擦力为fB＝μN′＝0.2×60 N＝12 N，此时弹簧的弹力的大小为F′＝kx＝400×0.02 N＝8 N，系统置于水平地面上静止不动，当在B上施加向左的推力F后，木块B受到推力F和弹簧的弹力的合力为10 N－8 N＝2 N＜fB，则木块B静止，静摩擦力大小为2 N，A正确，B错误；木块A和B静止不动，弹簧的压缩量不变，仍为2 cm，C错误；因为木块B静止，木块A也静止，则A受到的静摩擦力大小等于弹簧的弹力的大小为8 N，D错误。 强化点(二)　摩擦力的四类突变问题 类型1　“静→静”突变问题 物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力突然变化时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向发生“突变”。 [例1]　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，如图所示。其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　 ) A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右 C．2 N，方向向右 D．0 [解析]　当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8 N，方向向左，可知最大静摩擦力fmax≥8 N。当撤去力F1后，F2＝2 N＜fmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向，