第三章 2.摩擦力-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第一册学习手册（人教版2019）

* + , - . / !"012345 ４６　 学 重力是指 “近地表的物体受到的竖直 向下的、垂直地表的引力”。重力实质上是 地心引力的一个分力。由于地球有自转，所 以，近地表的物体为了和地球保持同步的旋 转，需要一定的向心力。重力就是指在物体 受到的地心引力中，扣除其所需的向心力后 剩余的引力。只有南北极点处，地心引力和 重力才严格相等。 变式训练答案         １．Ｄ　２．Ｄ　３．Ｃ　４．Ｃ ２．摩　擦　力 知识点１　滑动摩擦力 １．定义：两个相互接触的物体，当它们相 对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍 相对运动的力，叫滑动摩擦力。 ２．方向：与接触面相切，与物体的相对运 动方向相反。 ３．大小：滑动摩擦力的大小与压力大小成 正比，即Ｆｆ＝μＦＮ。 知识点２　静摩擦力 １．定义：两个相互接触而且保持相对静止 的物体，当它们有相对运动趋势时，在 接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势 的力，叫静摩擦力。 ２．方向：与接触面相切，与物体的相对运 动趋势的方向相反。 ３．大小：与引起相对运动趋势的外力有关。 要点１　对滑动摩擦力的理解 １．产生条件：接触面粗糙，两物体接触面 上有弹力，两物体间有相对滑动。 （１）若两物体间有滑动摩擦力，则一定有 弹力；若两物体间有弹力，则不一定 有摩擦力；若两物体间没有弹力，则 一定没有摩擦力。 （２）在对物体受力分析时，要先分析弹力， 再分析滑动摩擦力。 （３）滑动摩擦力是存在于相对滑动的物体 间的摩擦力。相对运动与运动不等同， 相对运动的两物体可以都是运动的 （此时运动的速度不同），也可以是一 个运动、一个静止。所以，静止的物 体也可以受到滑动摩擦力。如一木块 在桌面上滑动时，桌面静止，但受到 滑动摩擦力。 ２．方向：与接触面相切，与物体的相对运 动的方向相反。 （１）物体的相对运动方向与运动方向不等 同，没有必然的关系。相对运动方向 是指相对于接触面的运动方向，而运 动方向是相对于地面的运动方向，二 者可以相同，可以相反，也可以成某 一角度                                               。 !>#$?@ABCCD 　学 ４７　 （２）滑动摩擦力的方向与相对运动方向相 反，说明与运动方向无关，即滑动摩 擦力的方向可以与运动方向相同，可 以相反，也可以成某一角度。 （３）若滑动摩擦力的方向与运动方向相同， 则说明滑动摩擦力是动力；若滑动摩 擦力的方向与运动方向相反，则说明 滑动摩擦力是阻力。 ３．大小：Ｆｆ＝μＦＮ。 （１）滑动摩擦力跟正压力成正比，即其中 的 ＦＮ 表示正压力，不一定等于重 力Ｇ。 （２）μ为动摩擦因数，取决于两个物体的材 料和接触面的粗糙程度，与接触面的 面积无关。μ没有单位。 例１　重为５０Ｎ的物体，在粗糙水平面上 向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数 μ＝０２，同时物体还受到一个大小为１０Ｎ、 方向水平向左的拉力 Ｆ作用，如图所示， 则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是 （　　） 　例１题图 Ａ．１０Ｎ，水平向左 Ｂ．２０Ｎ，水平向左 Ｃ．１０Ｎ，水平向右 Ｄ．２０Ｎ，水平向右 　　根据滑动摩擦力计算公式求解。 解析：物体对水平面的压力 ＦＮ＝ｍｇ，所以 所受滑动摩擦力大小为Ｆｆ＝μＦＮ＝μｍｇ＝０２× ５０Ｎ＝１０Ｎ，方向与相对运动方向相反，即 水平向左。故Ａ正确，Ｂ、Ｃ、Ｄ错误。 答案：Ａ 　　 变式训练１题图 如图，质量为 ｍ１ 的木块 Ｐ在质量为 ｍ２ 的长木板 ａｂ上滑行， 长木板放在水平地面上一直处于静止状态。 若ａｂ与地面间的动摩擦因数为 μ１，木块 Ｐ 与长木板ａｂ间的动摩擦因数为 μ２，则长木 板ａｂ受到地面的摩擦力大小为 （　　） Ａ．μ１ｍ１ｇ　　　　　Ｂ．μ１（ｍ１＋ｍ２）ｇ Ｃ．μ２ｍ１ｇ Ｄ．μ１ｍ２ｇ＋μ２ｍ１ｇ 要点２　对静摩擦力的理解 １．产生条件：接触面粗糙，两物体接触面 上有弹力，两物体间有相对运动趋势。 （１）若两物体间有静摩擦力，则一定有弹 力；若两物体间有弹力，则不一定有 摩擦力；若两物体间没有弹力，则一 定没有摩擦力。 （２）在对物体受力分析时，要先分析弹力， 再分析静摩擦力。 （３）静摩擦力是存在于两个相对静止的物 体间的摩擦力，相对静止与静止不等 同，相对静止的两物体可以是运动的， 也可以是静止的。所以运动的物体可 以受到静摩擦力。如一物块随倾斜传 送带一起斜向上运动时，运动的物块 受到的是静摩擦力。 ２．方向：与接触面相切，与物体的相对运 动趋势的方向相反。 （１）物体的相对运动趋势的方向与运动方 向不等同，没有必然的关系。相对运 动趋势的方向是指相对于接触面的运 动趋势的方向，                                                                   而运动方向是相对于 * + , - . / !"012345 ４８　 学 地面的运动方向，二者可以相同，可 以相反，可以垂直，也可以成任意 角度。 （２）静摩擦力的方向与相对运动趋势的方 向相反，与运动方向无关，即静摩擦 力的方向可以与运动方向相同，可以 相反，可以垂直，也可以成任意角度。 （３）若静摩擦力的方向与运动方向相同， 则说明静摩擦力是动力；若静摩擦力 的方向与运动方向相反，则说明静摩 擦力是阻力。 ３．大小。 （１）把木块放在水 平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向 向右拉木块，如图所示。当测力计的 示数为１Ｎ时，木块没有动，说明此时 静摩擦力大小为１Ｎ，等于拉力Ｆ；逐 渐增大拉力到 ２Ｎ时，木块仍静止， 说明此时静摩擦力大小为２Ｎ，还等于 拉力 Ｆ；由此可见静摩擦力随外力 Ｆ 的增大而增大。继续增大拉力到 ４Ｎ 时，木块恰好开始移动，此时静摩擦 力达到最大值，叫最大静摩擦力 Ｆｍａｘ， 故静摩擦力的取值范围是 ０＜Ｆ静≤ Ｆｍａｘ。 （２）最大静摩擦力Ｆｍａｘ＝μ０ＦＮ。 μ０———静摩擦因数 （略大于μ）； Ｆｍａｘ———略大于同等正压力下的 Ｆ滑 （近似计算中可以认为二者相等）。 　　注意：Ｆ静与ＦＮ无关，Ｆｍａｘ与ＦＮ成正比。 ４．用假设法判断静摩擦力的有无。 假设法有两种：一种是假设接触面光滑， 不存在摩擦力，看是否改变原来的运动 状态；另一种是假设摩擦力存在，看是 否改变原来的运动状态。 例２　 （多选）如图所示，物体 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 （　　） 　例２题图 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 　　静摩擦力有无的确定可以根据状态 的需要，用假设的方法；滑动摩擦力的 方向与相对运动方向相反。 解析：对Ａ物体，由于Ａ匀速运动，由二力 平衡可知，Ｂ对 Ａ的摩擦力必与 Ｆ等大反 向，故Ａ错误，Ｂ正确；对Ｂ物体，由力的 作用的相互性知，Ｂ对Ａ的摩擦力一定与Ａ 对Ｂ的摩擦力反向，故Ｂ受到Ａ的摩擦力水 平向左，故 Ｃ正确；对 Ａ、Ｂ整体分析，由 于Ａ、Ｂ一起向左匀速运动，则地面对Ｂ的 摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故 Ｄ错误。 答案：ＢＣ 　　 　变式训练２题图 如图所示，一重为４０Ｎ 的木块原来静止在水平桌面 上，某瞬间在水平方向上同 时受到两个方向相反的力 Ｆ１、Ｆ２的作用， 其中Ｆ１＝１３Ｎ，Ｆ２＝６Ｎ。已知木块与桌面 间的动摩擦因数为０２，设最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，则                                                                   ： !>#$?@ABCCD 　学 ４９　 （１）求木块所受的摩擦力的大小和方向。 （２）求只将Ｆ１撤去时，木块受到的摩擦力 的大小和方向。 （３）若撤去的力不是Ｆ１而是Ｆ２，求木块受 到的摩擦力的大小和方向。 冰壶运动中选手擦冰的目的 冰壶又称掷冰壶、冰上溜石，是以队为 单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。是 冬奥会比赛项目，并设有冰壶世锦赛。设男 女２个小项，每队为４人。冰壶为圆壶状， 由不含云母的苏格兰天然花岗岩制成。有人 把冰壶称作 “冰上国际象棋”，这一比喻很 好地诠释了冰壶的神秘与高雅。 　　冰壶运动中选手擦冰的目的是让冰壶滑 行得更远和微调冰壶的前行轨迹。当擦子擦 冰时，通过与冰面摩擦生热，使冰面融化， 在冰壶和冰面之间形成极薄的一层水膜，这 层水膜使冰壶和冰面分离，有效地减小了摩 擦，从而达到控制冰壶的目的。擦冰还能调 整冰壶线路的走向，当投手的冰壶滑出去的 时候，如果这个壶不是按照之前设计的路线 在活动，两个刷冰的选手就要使劲擦冰，通 过刷冰面来调整这个冰壶的走向，使其回到 之前预期的方向。 变式训练答案 １．Ｃ　２．（１）７Ｎ　水平向左　 （２）６Ｎ 　水平向右　 （３）８Ｎ　                              水平向左 ３．牛顿第三定律 知识点１　作用力与反作用力 １．物体间力的作用是相互的。 ２．物体间相互作用的这一对力，通常叫作 作用力和反作用力。 ３．作用力和反作用力总是互相依赖，同时 存在的。我们可以把其中的任何一个力 叫作作用力，另一个力叫作反作用力。 知识点２　牛顿第三定律 １．内容：两个物体之间的作用力与反作用 力总是大小相等，方向相反，作用在同 一条直线上。 ２．应用牛顿第三定律解释现象。 要点１　对作用力和反作用力的理解 １．作用力和反作用力的性质总是相同的。 ２．作用力和反作用力的作用时间总是相同 的，总是同时存在，同时消失。 例如：在光滑的冰面上，两人相对而 立。当一人用力去推另一个人时，两人同时 向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，                          让