第3章 第3节 摩擦力-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册创新导学案Word（鲁科版）

该高中物理导学案聚焦摩擦力，涵盖滑动摩擦力、静摩擦力的产生条件、方向、大小及调控方法。通过推箱子、狗拉雪橇等生活情境导入，引导学生观察现象提出问题，搭建生活经验与物理概念的桥梁，系统梳理定义、公式及影响因素。 资料突出科学探究与科学思维融合，设计滑动摩擦力实验（含数据记录、结论分析）培养探究能力，典例结合握酒瓶、推铁块等实例深化理解，分层作业（A、B、C组）适配不同水平。通过情境创设与问题驱动，落实相互作用观念，提升学生分析解决实际问题的能力。

物理　必修 第一册(鲁科) 第3节　摩擦力 1．知道什么是滑动摩擦力，知道滑动摩擦力的产生条件、方向，会计算滑动摩擦力的大小。2.知道什么是静摩擦力，知道静摩擦力的产生条件、方向，知道最大静摩擦力。3.认识调控摩擦力的方法及其在生产、生活中的应用。 任务　滑动摩擦力 问题1：如图甲所示，推装满货物的箱子很费劲，但是推空箱子却很轻松，这说明什么？ 提示：这说明物体滑动时受到的摩擦力大小与压力有关，压力越大，摩擦力越大。 问题2：如图乙所示，狗在冰面上很容易拉动雪橇，但是在马路上就要用极大的力才能拉动，这说明什么？ 提示：这说明物体滑动时受到的摩擦力大小与接触面的性质有关。 1．定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上就会产生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。 2．方向：总是与接触面相切，并与物体相对运动的方向相反。 3．大小：滑动摩擦力f的大小与压力N的大小成正比，即f＝μN，式中的比例系数μ称为动摩擦因数。它是两个力的比值，没有单位。μ的数值与相互接触的两物体的材料及接触面的情况(如粗糙、干湿程度等)有关。 判一判 (1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。 (　　) (2)有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。 (　　) (3)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体的运动方向相反。 (　　) (4)静止的物体可能受到滑动摩擦力。 (　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 1．滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触并挤压； (2)两物体间的接触面粗糙； (3)两物体间存在相对滑动。 2．“相对运动”的理解 滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，“相对运动”可能是因为两个物体一个静止，另一个在运动；可能是因为两个物体运动方向相同，但一个运动得快，另一个运动得慢；还可能是因为两个物体运动的方向相反。 3．滑动摩擦力的方向与作用效果 (1)方向：与接触面相切，并与物体相对运动的方向相反。与物体的运动方向可能相同，也可能相反，如图甲、乙所示。 (2)作用效果：总是阻碍物体间的相对运动，而不是阻碍物体的运动。即滑动摩擦力可能是动力，也可能是阻力。 4．实验：探究滑动摩擦力大小与物体间压力大小的关系 (1)实验装置 (2)实验操作 如图所示，弹簧测力计一端固定于P点，另一端系一细线，与物体A水平连接。拉动木板B，当物体A稳定时，A、B间的滑动摩擦力f的大小等于弹簧测力计的示数。在物体A上添加砝码，改变A对B的压力N，测出对应的f。记录各次的N、f值，相应填入下表中，并研究N与f的关系。 (3)实验记录 滑动摩擦力大小随压力大小变化的数据 实验次数n 1 2 3 4 5 压力N/N 滑动摩擦力f/N (4)实验结论 实验结果表明，随着压力N的增大，滑动摩擦力f的大小增大，但的大小不变。这说明滑动摩擦力f的大小与压力N的大小成正比。 改变水平木板的粗糙程度，重复上述实验，结果的大小仍不变，即滑动摩擦力f的大小与压力N的大小仍成正比。 如图所示，一个在水平面上向右运动的物体，质量为40 kg，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，在运动过程中，还受到一个水平向左、大小为20 N的力的作用。取g＝10 N/kg，则物体受到水平面的滑动摩擦力为 (　　) A．40 N，向右 B．40 N，向左 C．20 N，向右 D．20 N，向左 [解析]　根据滑动摩擦力公式可知，f＝μN＝μmg＝0.1×40 kg×10 N/kg＝40 N，方向与物体相对水平面的运动方向相反，为水平向左，B正确，A、C、D错误。 [答案]　B 风洞实验室中可产生水平方向、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆置于风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，当杆在水平方向固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，如图所示，这时小球所受的风力等于小球重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。 小球恰好匀速运动时，受到的摩擦力有什么特点？ 提示：匀速运动时，小球受到的风力和滑动摩擦力平衡，二者大小相等，方向相反。 [解析]　风力等于小球所受的滑动摩擦力，即F风＝f 又F风＝0.5G f＝μN N＝G 解得μ＝0.5。 [答案]　0.5 (1)滑动摩擦力大小与物体相对接触面的运动快慢无关。由公式f＝μN可知影响滑动摩擦力大小的因素只有两个：动摩擦因数μ和压力N。 (2)对静止或做匀速直线运动的物体，可以根据二力平衡条件求出物体所受的滑动摩擦力，再根据滑动摩擦力公式f＝μN，就可求解出物体间的动摩擦因数。 任务　静摩擦力 如图所示，用力拉木箱，但木箱保持静止。木箱有没有相对地面运动的趋势？没有拉动木箱的原因是什么？ 提示：木箱有相对地面运动的趋势。木箱受到一个与水平拉力方向相反的力，与拉力平衡。 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．最大静摩擦力 (1)定义：沿水平面拉物体时，静摩擦力随拉力的增大而增大，当拉力增大到某一值时，物体突然开始沿接触面滑动。可见，静摩擦力增大到一定限度时，就不再增大，这时物体与接触面之间的静摩擦力达到最大，这个最大值称为最大静摩擦力，记作fmax。静摩擦力f的范围为0<f≤fmax。 (2)大小：实验表明，最大静摩擦力与两物体间的压力成正比，并与接触面的性质有关。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。有时为了计算方便，可认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。 判一判 (1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。 (　　) (2)静摩擦力的大小与物体间的压力成正比。 (　　) 提示：(1)×　(2)× 1．静摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触并挤压； (2)两物体间的接触面粗糙； (3)两物体相对静止，但有相对运动的趋势。 2．静摩擦力的方向与作用效果 (1)方向：与接触面相切，并且与相对运动趋势的方向相反。与物体是否运动及运动方向无直接关系，既可能与运动方向相同，也可能与运动方向相反或成某一夹角。 (2)作用效果：总是阻碍物体间的相对运动趋势，可能是动力，也可能是阻力。 (多选)如图，某同学手握一个酒瓶，使瓶身处于竖直方向且始终保持静止，以下说法中正确的是 (　　) A．手受到的摩擦力方向竖直向下 B．酒瓶受到的摩擦力方向竖直向下 C．手握得越紧，酒瓶和手之间的最大静摩擦力越大 D．往瓶子里倒水，瓶子受到的摩擦力不变 [解析]　酒瓶相对于手有向下运动的趋势，则手对酒瓶的摩擦力方向竖直向上，手相对于酒瓶有向上运动的趋势，则手受到的摩擦力方向竖直向下，A正确，B错误；手握得越紧，手对酒瓶的压力越大，则酒瓶和手之间的最大静摩擦力越大，故C正确；往瓶子里倒水，酒瓶和水的总重力变大，由二力平衡可知，手对酒瓶的摩擦力也变大，故D错误。 [答案]　AC 水平地面上静止一铁块，重力G＝200 N，它与地面间的最大静摩擦力为fmax＝85 N，与地面间的动摩擦因数为μ＝0.4，某人用水平力F推它，则下列说法错误的是 (　　) A．若F＝50 N，铁块受到的摩擦力大小为50 N B．若F＝83 N，铁块受到的摩擦力大小为83 N C．若F＝110 N，铁块受到的摩擦力大小为80 N D．若F＝100 N，铁块受到的摩擦力大小为85 N [解析]　铁块与地面间的最大静摩擦力为fmax＝85 N，若推力F小于最大静摩擦力，则铁块静止，此时铁块受静摩擦力，由二力平衡可得静摩擦力大小等于推力大小，A、B正确；若推力F大于最大静摩擦力fmax＝85 N，则铁块滑动，铁块受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小为f＝μN＝μG＝80 N，C正确，D错误。本题选说法错误的，故选D。 [答案]　D 计算摩擦力大小应注意的问题 (1)在计算摩擦力大小之前，首先分析物体所处的状态，判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，两者的计算方式有所不同。 (2)滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他方法(如满足二力平衡时，利用二力平衡条件)求解。 (3)滑动摩擦力f＝μN中压力N的大小不一定等于物体的重力，要具体问题具体分析。 任务　摩擦力的调控 1．调控摩擦力的方法：增大摩擦力时，可采用加大压力的方法或选用动摩擦因数更大的材料等。减小摩擦力时，则可采用相反的方法。 2．摩擦力不可能(填“可能”或“不可能”)完全消除。若对于研究的问题来说，摩擦力小到可忽略不计，我们则称相关的物体为光滑物体。 如图所示的四个实例，属于增大摩擦力的是 (　　) [解析]　行李箱安装轮子，是为了将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而减小摩擦力，故A不符合题意；冰壶比赛中刷冰，是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，故B不符合题意；鞋底有凹凸不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C符合题意；气垫船行驶时与水之间有空气层，是通过使两接触面脱离来减小摩擦力，故D不符合题意。故选C。 [答案]　C 课后课时作业 知识点一　滑动摩擦力 1．如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动。下列判断正确的是 (　　) A．若v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力 B．若v1<v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力 D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 答案：B 解析：物体所受滑动摩擦力与其相对运动的方向相反，若v1＜v2，则货物A相对汽车B向右运动，故货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力，汽车B相对货物A向左运动，故汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力，故A错误，B正确；若v1＞v2，则货物A相对汽车B向左运动，故货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B相对货物A向右运动，故汽车B受到了货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故C、D错误。 2．关于动摩擦因数，下列说法正确的是 (　　) A．两接触面间压力越大，动摩擦因数越大 B．两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大 C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比 D．两物体间的动摩擦因数由两物体的材料和接触面的情况决定，与滑动摩擦力和正压力无关 答案：D 解析：动摩擦因数只与接触面的情况、相互接触的物体的材料有关，D正确，A、B、C错误。 3．马拉着自重600 N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动，马需用水平拉力18 N。若在雪橇上载货500 kg，马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动？雪橇和冰面间的动摩擦因数为多大？(g取10 N/kg) 答案：168 N　0.03 解析：雪橇在拉力F1＝18 N作用下做匀速直线运动时，所受滑动摩擦力大小f1＝F1 又f1＝μN1 雪橇对冰面的压力N1＝G1＝600 N 联立得雪橇与冰面间的动摩擦因数为μ＝0.03 在雪橇上载货m2＝500 kg后，雪橇对冰面的压力N2＝G1＋m2g 雪橇所受滑动摩擦力大小f2＝μN2 雪橇做匀速直线运动时马的水平拉力F2＝f2 联立得F2＝168 N。 知识点二　静摩擦力 4．如图，一个木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态。其中F1＝10 N、F2＝2 N，则摩擦力的大小、方向分别为 (　　) A．10 N，方向向左 B．2 N，方向向右 C．8 N，方向向左 D．12 N，方向向左 答案：C 解析：由同一直线上的二力合成可知，F1、F2的合力F3＝F1－F2＝8 N，方向水平向右，对F3和摩擦力f，由二力平衡条件有f＝F3，解得f＝8 N，方向向左，故选C。 5．某同学值日时使用磁性黑板擦擦黑板，擦完后将黑板擦吸附在竖直黑板上。下列说法正确的是 (　　) A．擦黑板时由于黑板静止不动，所以黑板受到黑板擦的摩擦力是静摩擦力 B．黑板擦可以吸附在黑板上，是因为黑板擦受到的磁力与重力相等 C．若黑板是光滑的，无论黑板擦磁性多强，它都不能吸附在黑板上 D．黑板擦吸附在黑板上时，如果再给黑板擦施加一个水平压力，黑板擦受到的摩擦力将增大 答案：C 解析：擦黑板时黑板擦与黑板间发生相对滑动，黑板受到黑板擦的摩擦力是滑动摩擦力，故A错误；黑板擦可以吸附在黑板上，是因为黑板擦受到的静摩擦力与重力相等，故B错误；若黑板是光滑的，黑板擦与黑板间摩擦力为零，无论黑板擦磁性多强，它都不能吸附在黑板上，故C正确；黑板擦吸附在黑板上时，如果再给黑板擦施加一个水平压力，黑板擦受到的静摩擦力仍与重力平衡，大小不变，故D错误。 6．如图所示，一个质量为M＝2 kg的物块静止放在粗糙水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为m0＝0.1 kg的小桶相连，已知物块受到的最大静摩擦力fmax＝4.5 N，细绳水平，滑轮上的摩擦不计，g取10 N/kg，求在以下情况中，物块受到的摩擦力的大小。 (1)只挂小桶时； (2)只挂小桶，但在物块上再放一个质量为M′＝3 kg的物体时； (3)在桶内加入质量为m1＝0.33 kg的沙子时； (4)在桶内加入质量为m2＝0.5 kg的沙子时。 答案：(1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N　(4)4 N 解析：(1)因为m0g＝1 N<fmax，故物块处于静止状态，受静摩擦力作用，由二力平衡得f1＝T1＝m0g＝1 N。 (2)在物块上再放一个质量为M′＝3 kg的物体，物块仍静止，仍受静摩擦力作用，且f2＝f1＝1 N。 (3)因为(m0＋m1)g＝4.3 N<fmax，故在桶内加入质量为0.33 kg的沙子时，物块仍处于静止状态，所受静摩擦力f3＝T3＝(m0＋m1)g＝4.3 N。 (4)因为(m0＋m2)g＝6 N>fmax，故此种情况下物块运动，受到滑动摩擦力作用，滑动摩擦力f4＝μN＝μMg＝4 N。 知识点三　摩擦力的调控 7．自行车是很普及的代步工具，从自行车的结构和使用上来看，它涉及许多物理知识，下列对其认识错误的是 (　　) A．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 B．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 C．车轴处一般有滚珠，变滚动摩擦为滑动摩擦来减小摩擦力 D．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 答案：C 解析：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，A正确；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，B正确；车轴处一般有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦力，C错误；根据f＝μN，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，D正确。本题选认识错误的，故选C。 8．关于压力和摩擦力，下面几种说法中正确的是 (　　) A．滑动摩擦力的方向总与物体运动的方向相反 B．有摩擦力一定就有压力 C．压力的大小总是与物体的重力成正比 D．同一接触面处压力和摩擦力的方向不一定垂直 答案：B 解析：滑动摩擦力的方向总与物体相对运动的方向相反，可能与物体运动方向相同，可能与物体运动方向相反，A错误；由于摩擦力的产生条件之一就是接触面间有挤压，故存在摩擦力的接触面间一定存在压力，B正确；压力的大小不一定总是与物体的重力成正比，比如按在竖直墙壁上的物体，压力大小与重力无关，C错误；压力垂直于接触面，而摩擦力与接触面相切，故二者方向一定垂直，D错误。 9．运动员双手紧握竖直绳匀速攀上、静止和匀速滑下时，所受的摩擦力分别为f1、f2和f3，则下列判断中正确的是 (　　) A．f1向下，f2＝0，f3向上，且f1＝f3 B．f1、f2向上，f3向下，且f1>f2>f3 C．f1、f2、f3均向上，且f1>f2>f3 D．f1、f2、f3均向上，且f1＝f2＝f3 答案：D 解析：运动员无论是匀速攀上，还是静止或匀速下滑，在竖直方向上只受到两个力：重力和摩擦力，且二力平衡。即三种情况下运动员受到的摩擦力大小相等，方向均是竖直向上的，故D正确。 10．如图所示，质量m＝2 kg的物体放在水平地面上。一质量不计的弹簧，原长为10 cm，一端固定在物体上，另一端施一水平拉力F。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2。(取g＝10 m/s2，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等) (1)当弹簧被拉长至12 cm时，物体恰好匀速运动，则弹簧的劲度系数多大？ (2)若将弹簧拉长至11 cm，物体所受到的摩擦力大小为多少？ (3)若将弹簧拉长至13 cm，物体所受的摩擦力大小为多少？ 答案：(1)200 N/m　(2)2 N　(3)4 N 解析：(1)物体匀速运动时，k(x－x0)＝μmg， 则k＝＝＝200 N/m。 (2)弹簧的拉力为F1＝k(x1－x0)＝200 N/m×(0.11 m－0.10 m)＝2 N 最大静摩擦力fmax与滑动摩擦力相等，则fmax＝μN＝μmg＝0.2×2 kg×10 m/s2＝4 N 因F1<fmax，故物体没动，物体所受静摩擦力为f1＝F1＝2 N。 (3)弹簧的拉力为F2＝k(x2－x0)＝200 N/m×(0.13 m－0.10 m)＝6 N 因F2>fmax，故物体将向右滑动，此时物体受到的滑动摩擦力为f2＝μN＝μmg＝0.2×2 kg×10 m/s2＝4 N。 11．某同学用图a所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧测力计的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图b中的弹簧测力计上读出(桌面水平且光滑)。 砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑动摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 回答下列问题： (1)f4＝________ N。 (2)在图c的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f­m图线。 (3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝__________，f­m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________。 (4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的f­m图线求得μ＝________。(保留两位有效数字) 答案：(1)2.75　(2)图见解析 (3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.40 解析：(1)由图b可以看出，弹簧测力计的指针在2.70 N和2.80 N之间，读数为2.75 N。 (2)在图中描出m＝0.05 kg和m＝0.20 kg时的点，然后画一条平滑的曲线(包括直线)，使大多数点能落在线上，不在线上的点大致均匀分布在线的两侧，如图所示。 (3)木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的计算公式可得，f＝μ(M＋m)g，所以f­m图线的斜率为k＝μg。 (4)由图像可以得出斜率为k＝＝3.9 N/kg，所以μ＝＝＝0.40。 12 学科网（北京）股份有限公司 $