第3章 第2节 摩擦力-【重难点手册】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019 浙江专用）

国滩白手细高中物理必修第一册)（浙江专用） 第2节 摩擦力 重点和难点 课标要求 1,通过分析摩擦现象，理解摩擦力的产生条件，会区分静摩 重点：1静摩擦力产生的条件、规律以及静 擦力和滑动摩擦力。 摩擦力方向的判断」 2.会根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，并根据F 2.正确理解最大静摩擦力的概念。 F计算其大小 3.滑动摩擦力大小的计算以及方向 3.会根据相对运动趁势判断静摩擦力的方向，并会根据物体 的判断. 受力和运动情况分析静摩擦力的大小和方向.通过实例，了解最 难点：L,对静摩擦力有无的判断和静摩擦 大静摩擦力. 力方向的判断。 4,知道生产和生活中增大或者减小摩擦力的实例，有将摩擦 2.静摩擦力大小的简单计算 力知识应用于生产和生活的意识 01必备知识梳理。 基础梳理 知识点1摩擦力 1.定义 国敲黑板 两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动 对相对运动的理解 的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的 1.相对运动的两个物体 不一定都运动 力，这种力叫作摩擦力. 2.有相对运动趋势的两 2.摩擦力的分类 个物体相对静止，但这两个物 摩擦力可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。 体不一定都是静止的，这主要 例1(2023·新疆柯坪湖州国庆中学高一期末)关于摩擦力 取决于参考系的选择 与弹力的关系，下列说法正确的是(). 3.不要把“物体的相对运 动方向”与“物体的运动方向” A.有弹力一定有摩擦力 等同起来，如放在汽车中的物 B.有摩擦力一定有弹力 体，在汽车启动的过程中，车 C.弹力越大，摩擦力越大 厢内的物体可能相对汽车向 D.摩擦力越大，弹力一定越大 后滑动，但在路边上的人看 解析根据摩擦力和弹力产生的特点可知，有摩擦力一定有 来，物体是向前运动的。 弹力，但有弹力不一定有摩擦力，A错误，B正确；弹力越大，摩擦 力不一定越大，同理，摩擦力越大，弹力也不一定越大，CD错误 答案B 104 第三章 相互作用一力 知识点2滑动摩擦力 1.定义 刀对点练 两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产 只要两个物体之间有弹 生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力， 力产生，又有相对运动，这两 2.产生条件 个物体之间就一定存在滑动 (1)两物体相互接触且接触面粗糙. 摩擦力吗？ (2)两物体间有弹力作用， [答案：不一定，若这两个 (3)两物体间发生相对运动. 物体间的接触面粗糙，则这两 个物体之间存在滑动摩擦力， 只有以上三个条件同时满足，才能产生滑动摩擦力 若接触面光滑，则这两个物体 3.方向 之间不存在滑动摩擦力.] 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，故滑动摩擦力的方 向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。 4.大小 (1)特点：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物 体表面间的垂直作用力成正比， (2)表达式：F=FN. ①4叫作动摩擦因数，：没有单位.它的数值跟两个物体的接 触面的材料、粗糙程度有关，与物体的运动状态无关，与接触面的 大小也无关 ②公式F:=F、中的F、是两个物体接触面间的压力，属于 弹力，它不是物体的重力，在许多情况下需结合物体的平衡条件 等加以确定 5.作用点 滑动摩擦力的作用点在接触面上。 卫拓视野 刚2(2024·江苏盐城田家炳中学高一月考)关于滑动摩擦 滚动摩擦 力，下列说法中正确的有(). 1.滚动摩擦是一个物体 在另一个物体表面上滚动时 A.有正压力一定有滑动摩擦力 产生的摩擦。 A由是可知以与F,成正比，与R成反北 2.在压力相同、接触面的 C.滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直 粗糙程度也相同时，滚动摩擦 D.只有运动的物体才受滑动摩擦力作用 力远小于滑动摩擦力， 3.滚动轴承就是根据这 解析]当两物体相互接触并相互挤压、接触面粗糙且有相对 一点制成的。 运动时，两物体间有滑动摩擦力，故A错误；动摩擦因数由接触面 的材料和粗糙程度决定，和正压力没有关系，故B错误：滑动摩擦 力的方向与接触面相切，而正压力垂直于接触面，则滑动摩擦力 的方向跟接触面所受正压力垂直，故C正确：静止的物体也可以 105 国雕手细高中物理必修第一册)（浙江专用） 受滑动摩擦力，如擦黑板时，黑板是静止的，但相对黑板擦是运动 的，则黑板受滑动摩擦力作用，故D错误. 答案C 知识点3静摩擦力 1.定义 冒敲黑板 两个相互接触并保持相对静止的物体，当它们之间存在相对 对静摩擦力的理解 运动的趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋 L相对静止不等于静止， 势的力，这种力叫作静摩擦力。 其含义包括两个物体都静止， 2.产生条件 或者是两个物体以相同的速 (1)两物体相互接触且接触面是粗糙的. 度运动， (2)两物体间有弹力： 2.相对运动趋势是指一 (3)两物体间有相对运动的趋势， 个物体相对于与它接触的另 一个物体有运动的可能，但还 只有以上三个条件同时满足，才能产生静摩擦力. 处于相对静止状态。 3.方向 3.“阻碍”说明了静摩擦 静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动趋势，故静摩擦力的方 力的作用效果，阻碍的是物体 向总是沿着接触面，并且与物体相对运动趋势的方向相反， 间的相对运动趋势 4.大小 4.静摩擦力可以是阻力 (1)总体特点：静摩擦力的大小一般会随着外力的变化而变 也可以是动力，如人跑步时地 化，其具体大小要由物体的运动状态和实际的受力情况来确定. 面给人的静摩擦力是动力. 若物体处于平衡状态，则静摩擦力的大小由力的平衡条件确定. (2)最大静摩擦力：两个物体间静摩擦力的最大值Fx,在数 值上等于物体刚刚开始运动时的拉力：若拉力超过最大静摩擦 力，则两个物体将要发生相对运动， (3)范围：两物体间实际产生的静摩擦力F:在0与最大静摩 P对点练 擦力Fnax之间，即O<F≤Fx, 最大静摩擦力与滑动摩 5.作用点 擦力的大小相等吗？静摩擦 静摩擦力的作用点在接触面上。 力的大小与正压力有关吗？ 例3(2024·云南新平算族傣族自治县第一中学月考)关于 [答案：最大静摩擦力比 静摩擦力，下列说法正确的是(. 滑动摩擦力要稍大一点，但在 A.运动的物体不可能受到静摩擦力 没有特殊说明的情况下，可近 B.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，均跟正压力有关 似认为两者相等，物体所受的 C.正压力增大，静摩擦力有可能不变 静摩擦力大小与正压力的大 D.静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关 小无关，但在没有特殊说明的 情况下，最大静摩擦力的大小 解析运动的物体可能受到静摩擦力，也可能受到滑动摩擦 与正压力成正比.] 力，故A错误；只有滑动摩擦力的大小才与压力成正比，故B错 误：物体间的压力增大时，静摩擦力有可能不变，比如被压在竖直 106 第三章 相互作用一力么9 面的物体，故C正确；滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有 关，静摩擦力与接面的粗糙程度无关，故D错误 答案C 重难拓展 重难点1摩擦力方向的判断 常用方法有假设法、反推法、状态法、力的相互作用法 园记方法 (1)假设法：先假定摩擦力沿某个方向，再分析物体的运动状 判断摩擦力方向的具体步骤 态是否出现跟已知条件相矛盾的结果，从而对假设方向作出取舍. 滑动摩擦力 静摩擦力 (2)反推法：从研究物体表现出的运动状态这个结果反推它 ①选取受力物①选取受力物 体：四骑定范力体：②确定施力 必须具有的条件，再分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作 椅休：③刺断受物依：③利用假 用，就很容易判断出摩擦力的方向 力物体相对燕授法判断全力物 向判 力物体的运动体相对施力物你 (3)状态法：物体的运动状态和物体受到的力 方向：①清动摩的运动趋势方 有密切关系.如木块在水平传送带上和传送带 擦力方向与相向：①摩擦力方 对适动方向向与相对远动楚 起匀速运动时，木块不受传送带的静摩擦力（如图所示）. 相反 势方向棉反 (4)转换研究对象法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时， 可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力的情况进行判断，然 后依据二力等大反向的特点进行判定， 例④(2024·湖北武汉武钢三中高一阶段练习)（多选）关于 图中所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是( A (BM(C (DN 甲 乙 A.B轮带动A轮时沿顺时针方向转动 B.D轮带动C轮时沿顺时针方向转动 C.轮子上M点所受的静摩擦力方向向上 D.皮带上N点所受的静摩擦力方向向下 [解析在题图甲中，当右侧轮B为主动轮且逆时针转动时，下 面皮带会绷紧，故A错误；在题图乙中，当右侧轮D为主动轮且 顺时针转动时，上面皮带会绷紧，故B正确：对于题图甲中轮子上 M点的静摩擦力方向的判断也分两种情况讨论，若A带动B,则 A带动皮带一起沿顺时针方向转动，M,点相对于皮带有向上的运 动趋势，所以轮子上M点受到向下的静摩擦力，若B带动A,B 轮逆时针转动，则轮上M点相对于皮带有向上的运动趋势，则M 点受到向下的静摩擦力，故C错误；对于题图乙中的N点，若C 轮带动D轮时沿逆时针方向转动，皮带上N点相对于轮子有向 上的运动趋势，可知N点所受静摩擦力方向向下，同理可得，若D 107 国避白手细高中物理必修第一册J(浙江专用) 轮带动C轮时沿顺时针方向转动，可知N点所受静摩擦力方向 也向下，故D正确. 答案BD 重难点2动摩擦因数的测定方法 方案：利用砝码和弹簧测力计借助动平衡法测滑动摩擦力和 里记方法 动摩擦因数， 静态平衡法 利用弹簧测力计借助静 态平衡法测滑动摩擦力和动 摩擦因数 如图所示，将弹簧测力计 如图所示，向砝码盘C内加减砝码，轻推铁块P,使其恰能在 C吊环套在直立固定在桌边 水平木板B上向左匀速滑动，铁块P处于动平衡状态.用弹簧测 的铁钉D上，挂钩端与木块P 力计测出P和C受到的重力Gn和Gc,则P所受的滑动摩擦力 相连，用力F拉缓慢拉平放在 F-Gc,可求出P,B间的动摩擦因数会 桌面上的木板向右匀速滑动， P受静摩擦力作用静止在B 例固(2023·山东青岛二中期末)实验桌上放有小木块、长 上，并随B一起向右运动时， 木板、轻弹簧、毫米刻度尺、细线等，物理兴趣小组的同学们设计 弹簧仲长，当B对P的静摩 了一个实验，间接测量小木块与长木板间的动摩擦因数.实验步 擦力达最大值后，弹簧将开始 骤如下： 缩短.当P受的滑动摩擦力F 等于弹簧拉力时，P对地相对 静止，处于静平衡状态，P在 B上相对于B向左滑动.读出 丙 P处于静平衡状态时C的示 数，即为P所受的滑动摩擦力 F,用C测出P的重力Gp,则 (1)如图甲所示，将弹簧竖直悬挂，用刻度尺测出弹簧的长度 P,B间的动摩接因数品 L1=4.00cm. D (2)在图甲的基础上，将小木块挂在弹簧下端（如图乙），用刻 度尺测出弹簧的长度L2= cm. (3)将长木板固定在水平面上，如图丙，用弹簧拉着小木块 (填“水平匀速运动”或“水平加速运动”)，测出此时弹簧 的长度Lg=6.07cm. (4)根据上面的操作，可以得出小木块与长木板间的动摩擦 因数以 (结果保留2位有效数字). 解析(2)将小木块挂在弹簧下端（如图乙），用刻度尺测出弹 簧的长度L2=8.70cm. 108 第三章 相互作用一力么 (3)将长木板固定在水平面上，如图丙，用弹簧拉着小木块水 平匀速运动，则木块所受的滑动摩擦力与弹簧的拉力大小相等。 (4)小木块竖直悬挂时，根据胡克定律有mg=(L2一L:),用 弹簧水平匀速拉小木块时，由平衡条件和胡克定律有「=k(L一 ),小木块与长木板间的动摩擦国数以=卡联立解得以 士-8010a4 答案(2)8.70.(3)水平匀速运动.(4)0.44. 重难点3摩擦力和弹力的综合分析 分析摩擦力的变化应理解摩擦力的突变.摩擦力的突变有静 D提个醒 摩擦力大小或方向的突变、滑动摩擦力与静摩擦力的突变和滑动 假设法 摩擦力方向的突变。 由于摩擦力存在的条件 的“复杂性”，摩擦力方向的 说明 案例图示 “隐蔽性”及摩擦力大小的“不 物体在摩擦力和其他力的作用 在水平力F作用 确定性”，使得对有关问题的 下处于平衡状态，当作用在物体 下物体静止于斜 研究往往容易出错 静一静 上的其他力发生突变时，如果物 面上，F突然增大 在分析具体问题时要特 “突变” 体仍能保持静止状态，则物体受 时物体仍静止，则所受静摩擦 别注意充分条件的判断，当用 到的静摩擦力的大小或方向将 力大小或方向将“突变” 产生条件进行正面分析有困 会发生“突变” 难时，可用假设法去推理判 物体在摩擦力和其他力的作用放在粗糙水平面 断，在分析静摩擦力问题时， 下处于静止状态，当其他力变化上的物体，水平作 静一动 根据物体的运动情况进行分 时，如果物体不能保持静止状用力F从0逐渐增大，物体开 “突变” 析更有必要 态，则物体受到的静摩擦力将始滑动，物体受地面摩擦力由 “突变”为滑动摩擦力 静摩擦力“突变”为滑动摩擦力 滑块以速度冲 在摩擦力和其他力的作用下，做 上斜面做减速运 动一静减速运动的物体突然停止滑行 动，当到达某位置 “突变”时，物体将不受摩擦力作用，或 静止时，滑动摩擦力“突变”为 滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 静摩擦力 水平传送带的速 □→3， 某物体相对于另一物体滑动的度大于滑块。一心（⊙ 动一动过程中，若相对运动方向突然变的速度边，滑块 “突变” 了，则滑动摩擦力方向发生“突受滑动摩擦力方向向右，当传 变” 送带突然被卡住时滑块受到的 滑动摩擦力方向“突变”为向左 109 国避手册高中物理必修第一册)（浙江专用） 例6(2023·浙江宁波镇海中学高一期中)（多选）用如图所 冒敲黑板 示装置研究摩擦力的变化规律：把木块放在水平长木板上，在弹 例6中木块保持不动时， 簧测力计的指针左边轻塞一个小纸团（有一定宽度），它只能被指 拉力大小等于摩擦力，而木块 针向左推动.用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由0缓慢 刚好开始滑动时，拉力等于最 增大.下列说法正确的是( 大静摩擦力，一般情况下滑动 摩擦力要小于最大静摩擦力 A.木块开始运动前，摩擦力逐渐增大 B.当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小 C.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小 D.最终小纸团的左侧位置对应的弹簧测力计的示数等于最 大静摩擦力的大小 解析开始时木块保持不动，木块受静摩擦力，根据平衡条件 可知摩擦力始终等于拉力，故摩擦力的大小随拉力的增大而增 大.而当拉力增大到某一大小时，木块开始滑动，此时说明木块恰 好达到最大静摩擦力，可以记录最大静摩擦力的大小，而由于滑 动摩擦力要小于最大静摩擦力，所以木块移动后拉力将减小，此 时根据纸团的位置即可记录下最大静摩擦力，0刻度线在弹簧测 力计右侧，故最终小纸团的右侧位置对应的弹簧测力计的示数等 于最大静摩擦力的大小. 答案ABC 口02关建能力提升。 题型1摩擦力有无及方向的判断 C.砖c受到砖b向左的摩擦力 例工(2024·辽宁锦州第四高级中学高 D.砖c受到砖b向右的摩擦力 一期中)如图所示，完全相同的四块砖叠放在 解析以四块砖为整体分析知砖d与水平 水平地面上，同时对砖a、d分别施加一水平向 地面间无摩擦力，A不符合题意；以砖c、d为 左、向右且等大的力F,四块砖均处于静止状 整体分析知砖c受砖b向左的摩擦力，C符合 态.下列说法正确的是( 题意，BD不符合题意 F [答案C 6 题型2摩擦力大小的计算 例2(2024·重庆巴蜀中学高一阶段练 A.砖d所受水平地面摩擦力大小为F 习)如图所示，物体A、B的质量分别mA B.砖b、c间无摩擦力 10kg、m=20kg,A与B、B与水平桌面间的 110 第三章相互作用一力收组 动摩擦因数都等于0.3，且最大静摩擦力等于 力，则A、B之间的最大静摩擦力为f=mAg 滑动摩擦力，g取10N/kg当用水平力F=80N 30N,B与地面间的最大静摩擦力为'= 向右拉轻滑轮时，B对A的摩擦力和桌面对B 4(1A十mn)g=90N,当用水平力F=80N向 的摩擦力分别为( 右拉轻滑轮时，对A分析有，绳子的拉力FA= 2=40NDf=30N,则A受滑动摩擦力，大小 77 为30N,方向向左，对B分析有，向右的力为 A.30N,70N B.30N,80N Fa十f=70N<=90N,则B仍然静止，则B C.30N,90N D.40N,80N 受地面的静摩擦力，大小为70N,方向向左。 解析由于最大静摩擦力等于滑动摩擦 答案A 03核素养聚焦一。 考向间1最大静摩擦力 D.只用图乙中数据可得出物块与木板间 例①(2020·北京高考)某同学利用图甲 的动摩擦因数 所示装置研究摩擦力的变化情况.实验台上固 解析实验中物块处于平衡状态即可，没 定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物 有必要让木板保持匀速运动，故A错误；由于 块放置在粗糙的长木板上.水平向左拉木板， 物块处于平衡状态，故其水平方向上受的拉力 传感器记录的F-t图像如图乙所示.下列说法 (传感器的示数)等于摩擦力，但不能说拉力 正确的是( (传感器的示数)就是摩擦力，两力属于平衡力 物块 力传感器 的关系，故B错误：由题图乙可以看出，最大静 实验台长木板 摩擦力约为10N,滑动摩擦力约为7N,两者之 比约为10：7，故C正确；由于不知道物块的重 F/N 力，也就不知道正压力，因此只用图乙的数据 10 无法求出物块与木板间的动摩擦因数，故D 错误 答案C 2.53.03.54.04.55.05.56.06.57.01s [点评本题容易错选B.要注意拉力（传感 A.实验中必须让木板保持匀速运动 器的示数)等于摩擦力，但不能说拉力（传感器 B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化 的示数)就是摩擦力。 曲线 命题意图 考查对最大静摩擦力理解 C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 核心素养 科学思雏之科学推理 素养水平水平2 10:7 111