第3章 第3节 摩擦力（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第3节　摩擦力 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力． 2．会根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，并根据Ff＝μFN计算其大小． 3．通过实例，了解最大静摩擦力． 4．能用摩擦力的概念与规律解释生产生活中的有关现象，解决实际问题． 根据相对运动趋势判断静摩擦力的方向，并会根据物体受力和运动情况，分析静摩擦力的大小和方向． 通过生产和生活中增大或者减小摩擦力的实例，具备将摩擦力知识应用于生产和生活的意识．通过解决实际问题，培养学习物理的兴趣． 知识点一 滑动摩擦力 1.定义：当两个物体彼此接触和挤压，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．滑动摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体的相对运动方向相反． 3．滑动摩擦力的大小 (1)滑动摩擦力的大小：与压力成正比，还与接触面的性质有关． (2)公式：f＝μN．其中N表示压力，μ叫动摩擦因数，与接触面的材料及接触面的情况(粗糙、干湿程度)有关． 1．滑动摩擦力的大小与重力成正比．(　×　) 2．静止的物体可能受到滑动摩擦力．(　√　) 3．滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反．(　√　) 知识点二 静摩擦力 1.定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力． 2．方向：总是与接触面相切并且与相对运动趋势的方向相反． 3．大小：由外部因素决定，随外力的变化而变化． 4．最大静摩擦力 (1)定义：物体与接触面之间的静摩擦力的最大值，用fmax表示． 静摩擦力的范围为0＜f≤fmax. (2)相关因素 ①与两物体间的压力成正比． ②与接触面的性质有关． (3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力．一般情况下，为了分析问题方便，可认为二者相等，即fmax＝μN． 1．静摩擦力可以是物体前进的动力．(　√　) 2．两物体间存在的静摩擦力的大小是可以变化的．(　√　) 3．运动的物体不可能受静摩擦力的作用．(　×　) 知识点三 摩擦力的调控 1.增大摩擦力的方法： (1)增大接触面之间的粗糙程度．(2)增加物体间的压力． 2．减小摩擦力的方法： (1)减小物体间的压力. (2)在接触面间加润滑剂．(3)采用滚动摩擦的方式． 1．自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车处均刻有花纹，并且都使用动摩擦因数大的材料，增大了摩擦力．(　√　) 2．自行车车轴处经常涂一些润滑油，以减小接触面粗糙程度来减小摩擦力．(　√　) 3．自行车车轴处一般有滚珠，变滚动摩擦为滑动摩擦来减小摩擦力．(　×　) 4．自行车刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力．(　√　) 探究点一　摩擦力　(运动观念之形成) ►情境探究 猫喜欢吃鱼，某次一只猫看到桌子上的鱼缸内有鱼，于是这只猫在桌边猛的将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行一段距离后停下来，最终没有滑出桌面． 探究：(1)桌面对鱼缸的摩擦力的方向向左还是向右？ (2)若猫增大拉力，桌面对鱼缸的摩擦力是否将增大？ 提示：(1)鱼缸相对桌面向右滑动，因而所受滑动摩擦力方向向左． (2)滑动摩擦力只与压力和动摩擦因数有关，因此增大拉力，滑动摩擦力不变． ►探究归纳 静摩擦力和滑动摩擦力的比较 静摩擦力 滑动摩擦力 产生 条件 ①两物体之间有弹力； ②接触面粗糙； ③相对静止，但有相对运动趋势 ①两物体之间有弹力； ②接触面粗糙； ③相对运动 “相对” 的含义 物体可以是运动的，但两物体相对静止，且一定有相对运动趋势 其中一个物体可以静止，但两物体间有相对运动 作用 效果 阻碍物体间的相对运动趋势 阻碍物体间的相对运动 方向 跟接触面相切并与物体相对运动趋势的方向相反，与物体的运动方向无关 跟接触面相切并与物体相对运动的方向相反，与物体的运动方向不一定相反 ►对点例练 (2021·宁县第二中学高一期末)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．人走路时，脚和地面之间的摩擦力阻碍人的运动 B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反 C．受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的 D．摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同 D　解析：人走路时，脚和地面之间是静摩擦力，此时脚和地面的摩擦力充当动力，故A错误；滑动摩擦力的方向总是与物体间相对运动的方向相反，但不一定与运动方向相反，故B错误；静摩擦力总是阻碍物体之间的相对运动的趋势；运动的物体也可以受静摩擦力，故C错误；摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同(做动力时)，也可以与物体的运动方向相反(做阻力时)；故D正确．故选D． [训练1] (2021·广东梅州高一期末)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．滑动摩擦力总小于静摩擦力 B．物体相互接触且相对静止时，一定存在静摩擦力 C．物体所受滑动摩擦力的方向一定与该物体的运动方向相反 D．两物体间若存在摩擦力，则此两物体间也同时存在弹力 D　解析：静摩擦力总小于等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故滑动摩擦力不一定会小于静摩擦力，A错误；物体间要存在静摩擦力，除了相互接触且相对静止外，还要满足接触面要粗糙、要有相对运动趋势的条件，B错误；物体所受滑动摩擦力的方向一定与该物体和接触面的相对运动方向相反，与运动方向不一定相反，C错误；两物体间有弹力是产生摩擦力的前提，故存在摩擦力时，两物体间也同时存在弹力，D正确． 探究点二　静摩擦力的有无和方向的判定　(科学思维之提升) ►情境探究 在中学秋季田径运动会100 m比赛中，班主任李老师用手机拍两个同学奔跑瞬间的照片，图甲为小明一只脚刚离开地面瞬间，图乙为小强一只脚刚落地瞬间．用f1、f2分别表示两位同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力．则人受到的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力？f1、f2的方向？ 提示：人受到的摩擦力是静摩擦力． 甲图，当该同学奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚有个向前的静摩擦力，使该同学能向前运动，即f1向前； 乙图，当前脚向前跨时，正是由于地面给前脚有个向后的静摩擦力，否则该同学会向前滑动，所以前脚受到地面的向后静摩擦力，即f2向后． ►探究归纳 1．静摩擦力有无的判断 (1)条件判断：接触面间有压力，粗糙且有相对运动趋势． (2)假设法：假设接触面光滑，如物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力．反之，不存在摩擦力． 2．静摩擦力方向的判断方法 (1)直接法：对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面与相对运动趋势的方向相反”直接判断． (2)假设法：若物体的相对运动趋势不易判断，可假设接触面光滑，看物体会怎样相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向从而判断静摩擦力的方向． (3)运动状态法：看除了要研究的摩擦力外，物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的受力特点，目前主要应用二力平衡的规律． (4)力的作用效果法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定摩擦力的方向． (5)力的相互性法：若甲、乙两物体间有摩擦力，并且能判断出甲对乙的摩擦力的方向，则乙对甲的摩擦力的方向与甲对乙的摩擦力的方向相反． ►对点例练 (2021·北京101中学高一期中)下列情景中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是(　　) A．物体静止在粗糙的水平面上 B．汽车停在斜坡上 C．物体贴着竖直墙面自由下落 D．瓶子被握在手中处于静止状态 B　解析：物体静止在粗糙水平面上，但没有相对运动或相对运动趋势，则没有摩擦力，A错误；汽车停在斜坡上，由于有下滑趋势，因此受到沿着斜坡向上的静摩擦力，B正确；物体虽贴着竖直墙面，但由于自由下落，因此与竖直墙面没有压力，则没有摩擦力，C错误；瓶子被握在手中处于静止状态，依据平衡条件，则瓶子受到的静摩擦力与重力平衡，方向竖直向上，D错误．故选B． [训练2] (多选)(2021·山西晋中高一期末)武汉新冠肺炎疫情发生后，全国各地都向武汉伸出援助之手．如图为一辆往武汉运输物资的汽车正在平直的高速公路上行驶，集装箱放置在汽车上并且始终相对汽车静止．以下关于集装箱和汽车摩擦力的说法正确的是(　　) A．若汽车做匀速运动，则汽车对集装箱的摩擦力向前 B．若汽车做加速运动，则汽车对集装箱的摩擦力向前 C．若汽车做减速运动，则集装箱对汽车的摩擦力向前 D．无论汽车怎样运动集装箱都不受摩擦力作用 BC　解析：若汽车匀速行驶，集装箱与汽车没有相对运动趋势，则集装箱不受摩擦力作用，A错误；若汽车加速行驶，集装箱相对汽车有向后运动的趋势，则集装箱受静摩擦力方向向前，B正确；若汽车减速行驶，集装箱相对汽车有向前运动的趋势，则集装箱受静摩擦力方向向后，集装箱对汽车的摩擦力向前，C正确；根据以上分析，D错误．故选BC． 探究点三　摩擦力的计算　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，小军沿水平方向推一只放置在水平地面上较大的木箱，甲图中他用了50 N的力推，结果木箱不动，此时木箱受到的摩擦力为F1；乙图中他将力增大到100 N木箱恰好被推动，此时木箱受到的摩擦力为F2；丙图中小军把木箱推跑了，此时木箱受到的摩擦力为F3.若木箱对地面的压力为400 N，木箱与地面的动摩擦因数为0.2，则F1、F2、F3分别是静摩擦力还是滑动摩擦力，大小各是多少？ 提示：F1静摩擦力，F1＝50 N；F2最大静摩擦力，F2＝100 N，F3滑动摩擦力，F3＝80 N ►探究归纳 1．滑动摩擦力大小的计算 (1)公式法：根据f＝μN计算． ①根据物体的受力情况，求出正压力N. ②根据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．静摩擦力能达到的最大值叫作最大静摩擦力fmax.静摩擦力的范围为0＜f≤fmax. (3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为了分析问题方便，可认为二者相等，即fmax＝μN. ►对点例练 (2021·北京高一期末)将重力为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱从原地移动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动．则(　　) A．木箱与地板之间的滑动摩擦力为35 N B．木箱与地板之间的最大静摩擦力为30 N C．木箱与地板之间的动摩擦因数为0.35 D．木箱与地板之间的动摩擦因数为0.30 D　解析：用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动，则由平衡条件得到，木箱受到的滑动摩擦力30 N，A错误；当要用35 N的水平推力时，木箱才能从原地开始运动，则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力，所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N，B错误；木箱对地面的压力大小等于重力FN＝mg 所以动摩擦因数为Ff＝μFN 解得μ＝0.30，C错误，D正确．故选D． [训练3] 重100 N的木块放在水平面上，它与水平面的动摩擦因数为0.25，最大静摩擦力为27 N．现用水平拉力拉木块，当此拉力的大小由零增大到26 N时木块受到的摩擦力大小为f1；当拉力大小由30 N减小到27 N时，木块受到的摩擦力大小为f2，则f1与f2的大小分别为(　　) A．f1＝25 N　f2＝25 N B．f1＝25 N　f2＝27 N C．f1＝26 N　f2＝25 N D．f1＝26 N　f2＝27 N C　解析：当此拉力的大小由零增大到26 N时，由于F＜fmax 物块仍保持静止，物块受到静摩擦力作用，由平衡条件可得f1＝F1＝26 N 当拉力大小由30 N减小到27 N时，由于F＞fmax 物块处于运动状态，物块受到滑动摩擦力，则f2＝μFN＝μG＝0.25×100 N＝25 N 故选C． 探究点四　解决实际问题　(科学态度与责任) [训练4] (生活情境)(2021·莆田锦江中学高一期末)如图所示，汽车轮胎上都有花纹状的槽沟．关于这些槽沟的用处，下列说法正确的是(　　) A．没有物理用处，纯粹是为了美观 B．可以增大轮胎与结冰路面的摩擦 C．可以增大轮胎与雨天路面的摩擦 D．可以增大轮胎与干燥路面的摩擦 C　解析：摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关，与接触面面积的大小无关，轮胎上的槽沟做排水用，使车和地面间有足够大的摩擦，在雨雪天可防滑，所以C正确；ABD错误；故选C． [训练5] (生活情境) 打印机在正常工作的情况下，进纸系统能做到每次只进一张纸．进纸系统的结构示意图如图所示，设图中刚好有20张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2，工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F.打印机正常工作时，下列说法错误的是(　　) A．第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向左 B．第10张纸与第11张之间的摩擦力大小可能为μ2(F＋10 mg) C．第20张纸与摩擦片之间的摩擦力为μ2(F＋mg) D．若μ1＝μ2，则进纸系统不能进纸 B　解析：第2张纸相对第3张纸向右运动，所以第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向左，故A正确；工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F，第1张纸对第2张纸的压力为F＋mg，所以第2张以下的纸没有运动，只有运动趋势，所以第2张以下的纸之间以及第20张纸与摩擦片之间的摩擦力均为静摩擦力，大小均为μ2(F＋mg)，故B错误，C正确；若μ1＝μ2，搓纸轮与第1张纸之间的摩擦力为μ1F，第1张纸受到第2张纸的滑动摩擦力为μ2(F＋mg)，则有μ1F＜μ2(F＋mg)，搓纸轮与第1张纸之间会发生相对滑动，不会进纸，打印机不会正常工作，故D正确．故选B． A组 学业基础练 1.(2021·浙江高一期中)下面关于摩擦力的说法，正确的是(　　) A．滑动摩擦力的大小可以用公式f＝μN直接计算 B．拉不动物体，是因为拉力小于摩擦力 C．静摩擦力的方向总是与物体运动趋势的方向相反 D．滑动摩擦力总是阻碍物体运动 A　解析：滑动摩擦力的大小可以用公式F＝μN，直接计算，选项A正确；拉不动物体，是因为拉力小于最大静摩擦力，选项B错误；静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反，选项C错误；滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动，选项D错误．故选A． 2．(2021·深圳第二外国语学校高一期末)如图所示，水平桌面上有一个向左运动的物体，质量为3 kg，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＝15 N，此时物体所受摩擦力为(g取10m/s2)(　　) A．9 N，方向水平向右 B．15 N，方向水平向右 C．9 N，方向水平向左 D．15 N，方向水平向左 A　解析：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FN＝mg 所以物体受到的滑动摩擦力大小为f＝μFN＝μmg＝0.3×30 N＝9 N 故选A． 3．(2021·宁夏银川市·银川一中高一期末)如图所示，用弹簧秤水平拉桌面上质量为5.0 kg的物块，当物块在水平桌面上匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N．求： (1)物块受到的滑动摩擦力大小； (2)物块与桌面之间的动摩擦因数μ的大小． (1)10 N；(2)0.2 解析：(1)当物块在水平桌面上匀速运动时，弹簧秤的拉力与摩擦力平衡，则物块受到的滑动摩擦力大小为f＝F＝10 N (2)根据f＝μFN＝μmg 可得μ＝＝＝0.2 B组 等级提升练 4．(2021·上海高一期末)民间艺人用双手握住竖立的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受的摩擦力大小分别为f1，f2，则(　　) A．f1向下、f2向上，且f1＝f2 B．f1向下、f2向上，且f1>f2 C．f1向上、f2向上，且f1＝f2 D．f1向上、f2向下，且f1＝f2 C　解析：匀速攀上时，其重力与静摩擦力平衡，由平衡条件可知：f1方向竖直向上，f1＝G；匀速下滑时，其重力与滑动摩擦力平衡，则f2方向竖直向上，且f2＝G，所以f1＝f2.故选C． 学科网（北京）股份有限公司 $$