衔接点15 生活中常见的力—摩擦力-2025年初升高物理无忧衔接(上海专用)
2025-06-10
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2份
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15页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理沪科版必修第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 第一节 生活中常见的力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 摩擦力 |
| 使用场景 | 初升高衔接 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.02 MB |
| 发布时间 | 2025-06-10 |
| 更新时间 | 2025-06-13 |
| 作者 | FENGYUE |
| 品牌系列 | 上好课·初升高衔接 |
| 审核时间 | 2025-06-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52502206.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
衔接点015 生活中常见的力—摩擦力
初中阶段
高中阶段
知道滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力,能够利用二力平衡进行计算。
1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向
2.会用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小
3.知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的大小和方向
4.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值。
初中物理
高中物理
异同点
滑动摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
静摩擦力
初高中物理中对摩擦力的定义、摩擦力的产生条件以及摩擦力的方向等问题的表述基本上是一致的。但是在高中物理中对滑动摩擦力大小的定量计算有了明确的公式,同时对静摩擦力的要求也是非常高,并且对静摩擦力大小计算也和初中不一样,需要通过平衡条件或者运动状态情况求出,并且对最大静摩擦力大小的求解也有相应的公式,一般认为等于滑动摩擦力的大小。
1、 摩擦力
1.两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。
2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力;一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力;两个相互接触的物体,当它们要发生而尚未发生相对运动时,在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力,称为静摩擦力.
二、摩擦力的产生条件和方向
1.产生条件:(1)物体相互接触且挤压(有弹力);(2)发生相对运动或相对运动的趋势;(3)接触面不光滑 。
2.作用点:摩擦力发生在接触面上,所以摩擦力的作用点就在接触面上,但为了研究方便,可把摩擦力的作用等效到一个点上,画力的示意图时,可将摩擦力作用点画在物体重心上。
3.方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反,起阻力作用;有时与物体的运动方向相同,起动力作用。
三、摩擦力的大小测量和影响因素
1.使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。
2. 根据影响滑动摩擦力的因素,通过增大压力或增大接触面粗糙程度,可以增大摩擦,通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。
4、 摩擦的利用和防止
1.增大摩擦的方法:(1)增大压力;(2)增大接触面粗糙程度;(3)将滚动摩擦变为滑动摩擦。
2.减小摩擦的方法:(1)减小压力;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动摩擦为滚动摩擦;(4)使接触面互相分离。
知识点一、滑动摩擦力
1.滑动摩擦力的定义与条件
(1)定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,所受到的阻碍它相对滑动的力。
(2)产生的条件:①两物体相互接触,接触面不光滑;②接触处有弹力;③两物体间存在相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
2.滑动摩擦力的方向
(1)方向:与接触面相切,与物体接触面之间的弹力方向垂直,并且跟物体相对运动的方向相反。与物体的运动方向可能相同,也可能相反。
(2)区别:“相对运动趋势方向”、“相对运动方向”和“运动方向”
①“相对运动趋势方向”是指物体有相对于参考物体沿某个方向运动的倾向,而实际上不一定沿该方向运动,可理解为“如果物体不受静摩擦力作用时的运动方向”。
②“相对运动方向”通常是指物体相对于参考物体运动的方向,在研究摩擦力时此参考物体一般指摩擦力的施力物体。
③“运动方向”通常是指物体相对于地面运动的方向。如用传送带匀速向上传送物体,若不受摩擦力物体将会沿传送带滑下,故物体有“沿传送带向下运动的趋势”,实际上并没有沿传送带向下运动,物体相对于传送带是静止的,而物体的运动方向是斜向上的。
如图,木块B在长木板A上运动,A在水平面上运动。若v1>v2,则B相对A向右运动,B受到方向向左的滑动摩擦力f1作用,此时滑动摩擦力f1的方向与运动方向相反;若v1<v2,则B相对A向左运动,B受到方向向右的滑动摩擦力f2作用,此时滑动摩擦力f2的方向与运动方向相同。
3.作用效果:总是阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。它可以是动力(和运动方向相同、做正功),也可以是阻力(和运动方向相反、做负功)。
4.滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法:F=μFN。
①首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才有公式F=μFN,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解;
②公式Ff=μFN中的FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力;μ为动摩擦因数,与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面积、速度大小均无关。
(2)状态法:若μ未知,可结合物体的运动状态和其他受力情况,利用平衡条件或牛顿第二定律求解滑动摩擦力的大小。
【特别提醒】①滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关,只由动摩擦因数和正压力两个因素决定。
②静止的物体可能受到滑动摩擦力,运动的物体可能受到静摩擦力。
③摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。
知识点二、静摩擦力
1.静摩擦力的定义与条件
(1)定义:两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势而没有相对运动时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力,这种力叫做静摩擦力。
对定义中关键词的理解:①“相对静止”有两层含义:一是两个物体都静止,二是两个物体都做方向相同、速度相同的运动
②“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态。相对运动趋势既可由外力引起,也可由接触物体的运动状态发生改变而引起,如图所示的箱子静置于在水平公路上行驶的平板车上,显然箱子在水平方向上不受其他外力的作用。当平板车匀速前进时,箱子与平板车之间没有相对运动趋势,故无静摩擦力。当平板车加速、减速、转弯时,箱子相对于平板车分别有向后、向前、向外的相对运动趋势。
③“阻碍”:说明了静摩擦力的作用效果,阻碍物体间的相对运动趋势。静摩擦力既可与物体的运动方向相同作动力,也可与物体的运动方向相反作阻力。
(2)产生条件:①两物体相互接触,接触面不光滑;②接触处有弹力;③两物体相对静止(两物体间没有位置变化)但存在相对运动趋势。
只有以上三个条件同时满足,才能确定静摩擦力的存在。
2.静摩擦力的方向:(1)总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反,与物体接触面之间的弹力方向垂直。
(2)当物体处于平衡状态时,与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反。
3.作用效果:总是阻碍物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动。它可以是动力(和运动方向相同、做正功),也可以是阻力(和运动方向相反、做负功),还可能和运动方向垂直(不做功)。或与运动方和成一夹角。
【特别提醒】绝对不能认为:静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力,运动物体受到的摩擦力是滑动摩擦力。静摩擦力是相对静止的物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。
4.静摩擦力大小计算:静摩擦力大小没有确定的取值,也无确定的运算公式。
(1)范围:0≤f≤fm。等于使物体产生相对运动趋势的外力(沿相对运动趋势的外力F)的大小。跟接触面相互挤压力FN无直接关系。
(2)计算:静摩擦力只能应用平衡条件或牛顿第二定律求解。
①利用力的平衡条件来求解其大小:若物体处于平衡状态,分析沿接触面其它力(除静摩擦力)的合力,若合力为零,则静摩擦力不存在;若合力不为零,一定存在静摩擦力,且静摩擦力的大小等于合力,方向与合力方向相反。
②若物体处于非平衡状态,则利用牛顿运动定律来判断静摩擦力的有无、方向及大小。物体有加速度时,若只有摩擦力,则Ff=ma。若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求摩擦力。
(3)最大静摩擦力fmax。
①静摩擦力的最大值Fm,其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。
②fmax略大于滑动摩擦力Ff,为方便起见,解题时如无特殊说明,可认为fmax=Ff。两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力fma之间,即0≤f≤fm。
③fmax的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关,跟正压力成正比,但静摩擦力的数值与正压力大小不成正比。
【特别提醒】(1)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反。
(2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间,受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体也可能受静摩擦力作用。
考点一 对摩擦力的理解
1.下列关于摩擦力的说法中正确的是( )
A.摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比
B.摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
C.滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小成正比
D.两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直
2.关于μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力Ff成正比,Ff越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与正压力FN成反比,FN越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小与两物体接触面的粗糙程度及材料有关
3.如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是
A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
4.如图,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下,关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向,下列说法正确的是
A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左
B.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左
C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右
D.桌面对桌布的摩擦力向右
考点二 摩擦力的大小
5.一物体置于粗糙水平地面上,按图所示不同的放法,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均相等,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
6.如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹簧测力计测出拉力F与时间t的关系如图乙所示,则行李包与平台间的摩擦力的大小与时间t的关系图像正确的是( )
7.一块质量为1 kg、长为0.4 m的匀质长木板放在固定的水平桌面上,已知木板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,当用水平力F=3 N推木板,使它经过如图所示的位置时,桌面对木板的摩擦力为( )
A.3 N B.2 N C.1.5 N D.0.5 N
8.图甲中小明用60 N的水平力推木箱,此时木箱受到的摩擦力为F1;乙图中小明用100 N的水平力恰好能推动木箱,此时木箱受到的摩擦力为F2;丙图中小明把木箱推动了,此时木箱受到的摩擦力为F3。已知木箱对地面的压力为300 N,木箱与地面间的动摩擦因数为0.3,则F1、F2、F3的大小分别为( )
A.0 N,100 N,300 N B.60 N,100 N,90 N
C.60 N,100 N,300 N D.0 N,100 N,90 N
9.《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各个领域。如图所示,一个机械臂将铁夹转到水平位置,然后竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直,则( )
A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大
B.小球受到的摩擦力与重力大小相等
C.若铁夹竖直向上匀速平移,小球受到的摩擦力变大
D.若铁夹水平向左匀速平移,小球受到的摩擦力变大
10.如图所示,一木块重为10 N,在F=4 N的水平拉力作用下向右以1 m/s的速度沿水平面做匀速直线运动,则下列说法中正确的是( )
A.木块与水平面间的动摩擦因数为0.2
B.当木块以2 m/s的速度向右做匀速直线运动时,木块受到的摩擦力大小为4 N
C.当木块以6 m/s的速度向右做匀速直线运动时,它需要的水平拉力大于12 N
D.当用8 N的水平拉力使木块向右运动时,木块受到的摩擦力为8 N
11.某同学用如图所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数,已知铁块A的质量m=1 kg,用水平力F向左拉金属板B,使其相对于A向左运动,稳定时弹簧测力计示数如图所示。则弹簧测力计示数为______N,A、B间的动摩擦因数μ=______。(g取10 m/s2)
12.如图所示,一个M=2 kg的物体放在固定的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,用一条质量不计的水平细绳绕过轻质定滑轮和一个m0=0.1 kg的小桶相连。已知M在水平面上受到的最大静摩擦力Fmax=4.5 N,滑轮上的摩擦不计,g取10 N/kg,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小:
(1)只挂m0时;
(2)只挂m0,但在M上再放一个M′=3 kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33 kg的砂子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5 kg的砂子时?
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衔接点015 生活中常见的力—摩擦力
初中阶段
高中阶段
知道滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力,能够利用二力平衡进行计算。
1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向
2.会用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小
3.知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的大小和方向
4.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值。
初中物理
高中物理
异同点
滑动摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
静摩擦力
初高中物理中对摩擦力的定义、摩擦力的产生条件以及摩擦力的方向等问题的表述基本上是一致的。但是在高中物理中对滑动摩擦力大小的定量计算有了明确的公式,同时对静摩擦力的要求也是非常高,并且对静摩擦力大小计算也和初中不一样,需要通过平衡条件或者运动状态情况求出,并且对最大静摩擦力大小的求解也有相应的公式,一般认为等于滑动摩擦力的大小。
1、 摩擦力
1.两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。
2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力;一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力;两个相互接触的物体,当它们要发生而尚未发生相对运动时,在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力,称为静摩擦力.
二、摩擦力的产生条件和方向
1.产生条件:(1)物体相互接触且挤压(有弹力);(2)发生相对运动或相对运动的趋势;(3)接触面不光滑 。
2.作用点:摩擦力发生在接触面上,所以摩擦力的作用点就在接触面上,但为了研究方便,可把摩擦力的作用等效到一个点上,画力的示意图时,可将摩擦力作用点画在物体重心上。
3.方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反,起阻力作用;有时与物体的运动方向相同,起动力作用。
三、摩擦力的大小测量和影响因素
1.使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。
2. 根据影响滑动摩擦力的因素,通过增大压力或增大接触面粗糙程度,可以增大摩擦,通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。
4、 摩擦的利用和防止
1.增大摩擦的方法:(1)增大压力;(2)增大接触面粗糙程度;(3)将滚动摩擦变为滑动摩擦。
2.减小摩擦的方法:(1)减小压力;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动摩擦为滚动摩擦;(4)使接触面互相分离。
知识点一、滑动摩擦力
1.滑动摩擦力的定义与条件
(1)定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,所受到的阻碍它相对滑动的力。
(2)产生的条件:①两物体相互接触,接触面不光滑;②接触处有弹力;③两物体间存在相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
2.滑动摩擦力的方向
(1)方向:与接触面相切,与物体接触面之间的弹力方向垂直,并且跟物体相对运动的方向相反。与物体的运动方向可能相同,也可能相反。
(2)区别:“相对运动趋势方向”、“相对运动方向”和“运动方向”
①“相对运动趋势方向”是指物体有相对于参考物体沿某个方向运动的倾向,而实际上不一定沿该方向运动,可理解为“如果物体不受静摩擦力作用时的运动方向”。
②“相对运动方向”通常是指物体相对于参考物体运动的方向,在研究摩擦力时此参考物体一般指摩擦力的施力物体。
③“运动方向”通常是指物体相对于地面运动的方向。如用传送带匀速向上传送物体,若不受摩擦力物体将会沿传送带滑下,故物体有“沿传送带向下运动的趋势”,实际上并没有沿传送带向下运动,物体相对于传送带是静止的,而物体的运动方向是斜向上的。
如图,木块B在长木板A上运动,A在水平面上运动。若v1>v2,则B相对A向右运动,B受到方向向左的滑动摩擦力f1作用,此时滑动摩擦力f1的方向与运动方向相反;若v1<v2,则B相对A向左运动,B受到方向向右的滑动摩擦力f2作用,此时滑动摩擦力f2的方向与运动方向相同。
3.作用效果:总是阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。它可以是动力(和运动方向相同、做正功),也可以是阻力(和运动方向相反、做负功)。
4.滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法:F=μFN。
①首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才有公式F=μFN,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解;
②公式Ff=μFN中的FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力;μ为动摩擦因数,与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面积、速度大小均无关。
(2)状态法:若μ未知,可结合物体的运动状态和其他受力情况,利用平衡条件或牛顿第二定律求解滑动摩擦力的大小。
【特别提醒】①滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关,只由动摩擦因数和正压力两个因素决定。
②静止的物体可能受到滑动摩擦力,运动的物体可能受到静摩擦力。
③摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。
知识点二、静摩擦力
1.静摩擦力的定义与条件
(1)定义:两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势而没有相对运动时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力,这种力叫做静摩擦力。
对定义中关键词的理解:①“相对静止”有两层含义:一是两个物体都静止,二是两个物体都做方向相同、速度相同的运动
②“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还处于相对静止状态。相对运动趋势既可由外力引起,也可由接触物体的运动状态发生改变而引起,如图所示的箱子静置于在水平公路上行驶的平板车上,显然箱子在水平方向上不受其他外力的作用。当平板车匀速前进时,箱子与平板车之间没有相对运动趋势,故无静摩擦力。当平板车加速、减速、转弯时,箱子相对于平板车分别有向后、向前、向外的相对运动趋势。
③“阻碍”:说明了静摩擦力的作用效果,阻碍物体间的相对运动趋势。静摩擦力既可与物体的运动方向相同作动力,也可与物体的运动方向相反作阻力。
(2)产生条件:①两物体相互接触,接触面不光滑;②接触处有弹力;③两物体相对静止(两物体间没有位置变化)但存在相对运动趋势。
只有以上三个条件同时满足,才能确定静摩擦力的存在。
2.静摩擦力的方向:(1)总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反,与物体接触面之间的弹力方向垂直。
(2)当物体处于平衡状态时,与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反。
3.作用效果:总是阻碍物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动。它可以是动力(和运动方向相同、做正功),也可以是阻力(和运动方向相反、做负功),还可能和运动方向垂直(不做功)。或与运动方和成一夹角。
【特别提醒】绝对不能认为:静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力,运动物体受到的摩擦力是滑动摩擦力。静摩擦力是相对静止的物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。
4.静摩擦力大小计算:静摩擦力大小没有确定的取值,也无确定的运算公式。
(1)范围:0≤f≤fm。等于使物体产生相对运动趋势的外力(沿相对运动趋势的外力F)的大小。跟接触面相互挤压力FN无直接关系。
(2)计算:静摩擦力只能应用平衡条件或牛顿第二定律求解。
①利用力的平衡条件来求解其大小:若物体处于平衡状态,分析沿接触面其它力(除静摩擦力)的合力,若合力为零,则静摩擦力不存在;若合力不为零,一定存在静摩擦力,且静摩擦力的大小等于合力,方向与合力方向相反。
②若物体处于非平衡状态,则利用牛顿运动定律来判断静摩擦力的有无、方向及大小。物体有加速度时,若只有摩擦力,则Ff=ma。若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求摩擦力。
(3)最大静摩擦力fmax。
①静摩擦力的最大值Fm,其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。
②fmax略大于滑动摩擦力Ff,为方便起见,解题时如无特殊说明,可认为fmax=Ff。两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力fma之间,即0≤f≤fm。
③fmax的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关,跟正压力成正比,但静摩擦力的数值与正压力大小不成正比。
【特别提醒】(1)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反。
(2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间,受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体也可能受静摩擦力作用。
考点一 对摩擦力的理解
1.下列关于摩擦力的说法中正确的是( )
A.摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比
B.摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
C.滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小成正比
D.两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直
【答案】D
【解析】滑动摩擦力大小总跟接触面上的正压力大小成正比,而静摩擦力不是,选项A错误;摩擦力的方向与物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反,选项B错误;滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关,选项C错误;根据摩擦力产生的条件可知,两物体间有摩擦力就一定有弹力,且两者方向互相垂直,选项D正确。
2.关于μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ与滑动摩擦力Ff成正比,Ff越大,μ越大
B.动摩擦因数μ与正压力FN成反比,FN越大,μ越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ的大小与两物体接触面的粗糙程度及材料有关
【答案】D
【解析】动摩擦因数与两物体接触面的粗糙程度及材料有关,与正压力、接触面积及滑动摩擦力无关,选项A、B、C错误,D正确。
3.如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是
A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
【答案】A
【解析】M处支持力方向与支持面(地面)垂直,即竖直向上,A正确;N处支持力与支持面(原木接触面)垂直,即垂直MN向上,故B错误,摩擦力与接触面平行,故C、D错误。
4.如图,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下,关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向,下列说法正确的是
A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左
B.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左
C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右
D.桌面对桌布的摩擦力向右
【答案】B
【解析】鱼缸相对桌布向左运动,桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右,故选项A错误;桌布相对鱼缸向右运动,鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左,故选项B正确,C错误;桌布相对于桌面向右运动,桌面对桌布的摩擦力向左,D错误。
考点二 摩擦力的大小
5.一物体置于粗糙水平地面上,按图所示不同的放法,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均相等,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
【答案】D
【解析】滑动摩擦力Ff=μFN,滑动摩擦力与接触面间的动摩擦因数以及正压力有关,与接触面的大小无关,三种情况下μ相同,FN也相等,故三种情况下的滑动摩擦力大小相等。
6.如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹簧测力计测出拉力F与时间t的关系如图乙所示,则行李包与平台间的摩擦力的大小与时间t的关系图像正确的是( )
【答案】A
【解析】该同学没有拉动行李包,说明行李包与平台间的摩擦力是静摩擦力,静摩擦力与拉力大小相等,故A正确。
7.一块质量为1 kg、长为0.4 m的匀质长木板放在固定的水平桌面上,已知木板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,当用水平力F=3 N推木板,使它经过如图所示的位置时,桌面对木板的摩擦力为( )
A.3 N B.2 N C.1.5 N D.0.5 N
【答案】B
【解析】因为木板被推动,所以木板受的摩擦力为滑动摩擦力,木板对桌面的压力大小FN=mg=10 N,所以桌面对木板的滑动摩擦力为Ff=μFN=2 N,B正确。
8.图甲中小明用60 N的水平力推木箱,此时木箱受到的摩擦力为F1;乙图中小明用100 N的水平力恰好能推动木箱,此时木箱受到的摩擦力为F2;丙图中小明把木箱推动了,此时木箱受到的摩擦力为F3。已知木箱对地面的压力为300 N,木箱与地面间的动摩擦因数为0.3,则F1、F2、F3的大小分别为( )
A.0 N,100 N,300 N B.60 N,100 N,90 N
C.60 N,100 N,300 N D.0 N,100 N,90 N
【答案】B
【解析】用60 N的水平力没推动,木箱受力平衡,静摩擦力等于推力,F1=60 N;用100 N的水平力恰好能推动,此时木箱受到的静摩擦力达到最大值,即F2=100 N;木箱运动之后,木箱受到的滑动摩擦力F3=μFN=90 N,故选B。
9.《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各个领域。如图所示,一个机械臂将铁夹转到水平位置,然后竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直,则( )
A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大
B.小球受到的摩擦力与重力大小相等
C.若铁夹竖直向上匀速平移,小球受到的摩擦力变大
D.若铁夹水平向左匀速平移,小球受到的摩擦力变大
【答案】B
【解析】无论是静止状态,还是匀速平移,对小球受力分析可知,在竖直方向上小球受到的重力与静摩擦力是一对相互平衡的力,可知静摩擦力与重力大小相等,方向相反,故A、C、D错误,B正确。
10.如图所示,一木块重为10 N,在F=4 N的水平拉力作用下向右以1 m/s的速度沿水平面做匀速直线运动,则下列说法中正确的是( )
A.木块与水平面间的动摩擦因数为0.2
B.当木块以2 m/s的速度向右做匀速直线运动时,木块受到的摩擦力大小为4 N
C.当木块以6 m/s的速度向右做匀速直线运动时,它需要的水平拉力大于12 N
D.当用8 N的水平拉力使木块向右运动时,木块受到的摩擦力为8 N
【答案】B
【解析】重为10 N的木块在F=4 N的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动,则Ff=F=4 N,FN=G=10 N,所以木块与水平面间的动摩擦因数μ==0.4,故A错误。木块以不同的速度向右做匀速直线运动,木块受到的滑动摩擦力Ff=4 N不变,拉力F=Ff=4 N不变,故B正确,C错误。当用8 N的水平拉力使木块向右运动时,木块受到的滑动摩擦力Ff=μFN=4 N,故D错误。
11.某同学用如图所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数,已知铁块A的质量m=1 kg,用水平力F向左拉金属板B,使其相对于A向左运动,稳定时弹簧测力计示数如图所示。则弹簧测力计示数为______N,A、B间的动摩擦因数μ=______。(g取10 m/s2)
【答案】2.50 0.25
【解析】从题图中知弹簧测力计示数为2.50 N,铁块A受到的弹簧测力计的拉力F=2.50 N,由于铁块A处于平衡状态,所以A受到的摩擦力Ff=2.50 N。由Ff=μmg得μ===0.25。
12.如图所示,一个M=2 kg的物体放在固定的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,用一条质量不计的水平细绳绕过轻质定滑轮和一个m0=0.1 kg的小桶相连。已知M在水平面上受到的最大静摩擦力Fmax=4.5 N,滑轮上的摩擦不计,g取10 N/kg,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小:
(1)只挂m0时;
(2)只挂m0,但在M上再放一个M′=3 kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33 kg的砂子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5 kg的砂子时?
【答案】(1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N
【解析】(1)绳子的拉力等于小桶的重力,因为m0g=1 N<Fmax,所以M处于静止状态,受静摩擦力作用,由二力平衡得Ff1=m0g=1 N。
(2)在M上再放一个M′=3 kg的物体,M仍静止,故受静摩擦力大小Ff2=Ff1=1 N。
(3)此时绳子的拉力等于小桶和砂子的总重力,因为(m0+m1)g=4.3 N<Fmax,故M处于静止状态,所受静摩擦力大小Ff3=(m0+m1)g=4.3 N。
(4)此时绳子的拉力等于小桶和砂子的总重力,因为(m0+m2)g=6 N>Fmax,故M处于运动状态,受到滑动摩擦力作用,则Ff4=μFN=μMg=4 N。
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