第3章 2.摩擦力-【成才之路•学案】2025-2026学年高中物理必修第一册同步新课程学习指导(人教版)

084 (1)在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x 对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出F-x图线。 (2)根据(1)所得的F-x图线可知，下列说法正确的是 （选填选项前的字母)。 A.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比 B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比 C.该弹簧的劲度系数为25N/m D.该弹簧的劲度系数为0.25N/m (3)第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验。他们得到 的F-x图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。下列图线最符合实际的 是 0 创新实验提升方法迁移·细研深究 例3：有一内壁光滑的细圆筒竖直倒置，筒内底部固定一轻质弹簧，弹簧下端套 有一细绳套，弹簧的原长小于筒的深度。小聪同学想测量弹簧的劲度系 数和弹簧的原长。他进行了如下操作： ①将圆筒倒置挂于天花板上，测出圆筒的长度为20.00cm; ②用弹簧测力计钩住细绳套，将弹簧向下拉。当弹簧露出筒外的长度 20 20 l1=3.00cm时，其弹簧秤示数如图； 15 15 ③改变拉力，当弹簧露出筒外的长度l2=7.00cm时，弹簧秤的读数为 40.0N。 设整个实验过程中弹簧都在弹性限度内，不计一切摩擦。 (1)第②步中弹簧秤读数为 N; (2)弹簧的劲度系数k= N/m; (3)弹簧的原长为 cm 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[17] 2.摩擦力 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)分析摩擦现象，理解摩擦力产生的条件。 物理观念 (2)知道动摩擦因数。 (1)滑动摩擦力方向和大 (3)通过实例，了解最大静摩擦力。 小的确定。 (1)根据相对运动的方向判断滑动摩擦力的方向，并根 (2)静摩擦力方向和大小 科学思维 的确定。 据F=uFN计算其大小。 (2)判断静摩擦力的方向，分析静摩擦力的大小。 085 探究点1滑动摩擦力 [提示] ●新知导学 (1)弹簧测力计示 数等于木块所受摩擦 情境：用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木 力的大小，依据是木 块，使它做匀速运动，测力计的示数等于木块所受西 块匀速运动，水平方 摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩擦 向上二力平衡。 力的大小也随之改变。 (2)猜想：摩擦力 探究：如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可 大小与压力大小可能 是正比关系。 能是怎样的关系呢？ [提示] (3)摩擦力大小除 ○●基础梳理 与压力有关外，还与 接触面的材质和粗楂 1.定义：两个相互 的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产 程度有关。 生一种阻碍 运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2.方向：总是沿着 ,并且跟物体 的方向相反。 3.大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比，即F= F图 表示压力的大小，业为 4.作用效果：总是阻碍物体间的 [判断正误] [思考] (1)滑动摩擦力的方向跟运动方向相反。 ( 静止的物体可以受到 滑动摩擦力吗？ (2)滑动摩擦力一定是阻力，且阻碍物体的相对运动。 提示：可以。如图所 (3)压力越大，滑动摩擦力一定越大。 ( 示，B板被抽出时，静 D[思考] 止的A物体受到向左 ●重难解读 的滑动摩擦力。 1.滑动摩擦力的产生条件 B ①接触面粗糙 77717711117177777777777 两物体 ②相互挤压 缺一不可 ③有相对运动（滑动） 》特别提醒 有弹力，不一定有摩擦力；有摩擦力，一定有弹力。 2.滑动摩擦力的方向 (1)与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反。 (2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反。 a1777T 物块跟随传送带向上运动，但当 物块沿粗棱斜面下滑时 物块速度小于传送带速度时，滑 滑动摩擦力的方向与运动 动摩擦力的方问与运动方问相同 方向相反 图1 图2 066 3.滑动摩擦力的大小 (1)根据公式F,=uF压计算。 ①F压的大小不一定等于物体的重力。可用以下四例说明 777777777777777777777 Ft-G Fi>G Fi<G F年与G无关 ②动摩擦因数u与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、 [规律方法]判断滑动 接触面的大小和物体的运动情况无关。 摩擦力方向的步骤 (2)由二力平衡关系计算。 (1）确定发生相对 物体处于平衡状态（匀速直线运动或静止）时，根据二力平衡条件求解。 运动的两个物体； 》特别提醒 (2）将一个物体选 滑动摩擦力的大小只由山和F压决定，与物体的运动状态、接触面积的大小 作参考系（视作静 无关。 止）： 类型一：滑动摩擦力方向的判断 (3）判断另一个物 体的运动方向； 例1：如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼 (4）根据滑动摩擦 缸最终没有滑出桌面。则在上述过程中 力的方向总是跟物体 A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 相对运动方向相反， B.桌布对桌子摩擦力的方向向左 判断滑动摩擦力的 C.桌子对鱼缸摩擦力的方向向左 方向。 D.鱼缸所受摩擦力的方向一直未变 >[规律方法] 类型二：滑动摩擦力大小的计算 例2：如图所示，将一张A4纸（质量可忽略不计）夹在物理习 A4纸 物理 题册内，A4纸上方书页总质量为0.3kg,A4纸下方书 习题册 [提示] 页总质量为0.5kg,A4纸与书页之间、书与桌面之间的 (1)由二力平衡知， 动摩擦因数均为0.4，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为（取g= 随着外力的增大，静摩 10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ( 擦力大小发生变化， A.4N B.5.6N C.2.4N D.3.2N 相应增大。 (2）木块开始移动 探究点2静摩擦力 时弹簧测力计的示数 达到最大，即最大静摩 ●新知导学 擦力。静摩擦力的 情境：如图所示，把木块放在水平长木板上，©O 数值存在一个范围， 用弹簧测力计沿水平方向拉木块，观察弹簧测力 ⑥⑦ 即0<F≤Fmax。 计示数及其变化情况。 弹簧测力计指针下面的小纸团可 (3）弹簧测力计的 探究：(1)随着外力的增大，静摩擦力大小变以记住~拉力曾经达到的最大值 示数增大。最大静 化吗？若变化，如何变化？ 摩擦力随正压力的增 (2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点？ 大而增大。 (3)若在木块上增加砝码，木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化？ 由此得出什么结论？ [提示] ●087 ●基础梳理 1.定义：相互接触的两个物体之间只有 ,而没有 ,这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2.方向：总是沿着 ,跟物体 的方向相反。 3.最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Fx,在数值上等于物体 时的拉力。 4.静摩擦力的大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在 与最 大静摩擦力 之间，即 [判断正误] (1)相互接触的物体相对静止的时候，不可能产生摩擦力。 ( (2)静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同。 ( ) (3)静止的物体所受静摩擦力一定为零。 (4)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。 ( ) ●重难解读 [思考] 1.静摩擦力的产生条件 如图所示，猴子爬树 ①接触面粗糙 时，先是向上爬，然后 两物体{ ②相互挤压 缺一不可 是向下爬，摩擦力的 1③有相对运动趋势 方向如何？有的同学 2.静摩擦力的方向 认为摩擦力是阻力， (1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动趋势的方向相反。 这种说法正确吗？ (2)与物体运动的方向可能相同，可能相反，也可能不在同一条直线上。 不管是上树 下树F摩都 例如： 向上 F 向上爬时F摩>mg摩擦 力是动力，向下爬时F摩 0 <mg摩擦力是阻力 刹车时，静摩擦力方向物体与传送帝相对静止时，静静摩擦力的方向沿木板向上 与物体运动方向相反 摩擦力方向与其运动方问相同 与运动方向不在一条直线上 [思考] 》特别提醒 （1)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趋 势，但还处于相对静止状态。 [拓展] (2)“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果，阻碍的是物体间的相对运动趋势。 最大静摩擦力的大小 (3)静摩擦力可以是阻力也可以是动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力是 与正压力成正比，即 动力。 Fmax=μoF压。L0为 3.静摩擦力的大小 静摩擦因数，它取决于 接触面的材料和接触 (1)范围：0<F≤Fmax 面的粗楂程度。 (2)计算：物体做匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。 (3)静摩擦力大小与正压力无关。 P[拓展] 088 [规律方法]静摩擦力 类型一：静摩擦力有无及方向的确定 有无及方向的判断 例3：（多选）如图所示为皮带运输机的示意图，A为传送带 方法 上的货物，则 A (1）平衡条件法：当 相互接触的两物体处 A.如果货物A随传送带一起向上匀速运动，A受到 于静止状态或匀速直 沿斜面向上的摩擦力 线运动状态时，可根据 B.如果货物A随传送带一起向下匀速运动，A受到沿斜面向下的摩 二力平衡条件判断静 擦力 摩擦力的存在与否及 C.如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力 其方向。 D.如果货物A和传送带都静止，A对传送带有沿斜面向下的摩擦力 (2）假设法：利用 [规律方法] 假设法进行判断时， 可按以下思路进行 跟踪训练1：如图所示，在平直公路上有一辆 分析。 汽车，车厢中装有一木箱，试判断下列情况中，木 假设物体间接触面 箱所受摩擦力的方向，并说明摩擦力是动力还是 光滑 阻力。 ①不发生相对滑动→ (1)汽车内木箱随汽车由静止加速运动时； 无相对运动趋势→无 (2)汽车内木箱随汽车刹车时； 静摩擦力 (3)汽车内木箱随汽车做匀速直线运动时； ②发生相对滑动→有 (4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时： 相对运动趋势→有静 (5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱在车上滑动时。 摩擦力→方向与相对 运动趋势的方向相反 089 类型二：摩擦力大小的计算 [规律方法]计算摩擦 例4：如图，一张质量为30kg的办公桌放在水平地板上，因维修需要移动 力大小的一般步骤 其位置，经测量至少要用100N的水平拉力，才能将它拉动。移动以 受力分析 后，只要用90N的水平推力就能使它继续匀速运动。(8取10m/s?) y此句话说明最大静摩擦力F二=100N 此句话说明滑动 摩擦力F=90N YFa>Fim Fa<Fm 推力为120N时，办公桌与水平地面发 滑动摩擦力 静摩擦力 7生相对滑动，摩擦力为滑动摩擦力 公式法：F=uF 受力平衡法 入利用F=4F,其中F二mg,可以求动摩擦因数 (1)办公桌与地板之间的最大静摩擦力有多大？ (2)办公桌与地板之间的滑动摩擦力有多大？办公桌与地板之间的 动摩擦因数为多少？ (3)当用120N的水平推力推办公桌，办公桌受到的摩擦力有多大： >[规律方法] 跟踪训练2：(2025·陕西汉中高一校联考期末)用水平力F将 木块压在竖直墙上，如图所示，已知木块重G=6N,木块与墙壁之间F 的动摩擦因数u=0.25,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下说法 正确的是 ( A.当F=20N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为6N B.当F=12N时，木块沿墙面下滑，木块受到的摩擦力为3N C.当F变大时，木块受到的摩擦力也会一直变大 D.当F减小时，木块一定立即向下运动 090 素养能力提升拓展整合·启智培优 摩擦力的突变问题 “静一静"突变一静摩擦力大小或方向发生突变 摩擦力突 变的类型 “静一动”突变一静摩擦力突然变为滑动摩擦力 动一静"突变一滑动摩擦力突然变为静摩擦力 其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。 类型一：“静一静”突变 例5：如图所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力作用，即F,、F,5一 和摩擦力作用，物块处于静止状态，其中F,=8N,F,=4N,若撤去F,物 m 体仍静止不动，则物块受到的摩擦力为 () A.8N,方向向右 B.8N,方向向左 C.4N,方向向右 D.4N,方向向左 类型二：“静一动”突变 例6：如图所示，在研究摩擦力的实验中，通过向小桶中增加沙子来增大对小车的拉力F,小桶的质 量忽略不计，小车与桌面间摩擦不计，则小物块A所受的摩擦力F随拉力F的变化关系是 类型三：“动一静”突变 例7：如图所示，物体A的质量为1kg,置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数u=0.2。从t=0 开始物体以一定初速度。向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F=1N的作用，则下图 中能反映物体受到的摩擦力F随时间变化的图像是（取向右为正方向，g取10/s2)() Fo A D 夯基提能作亚 请同学们认真完成练案[18](3)CBDAEFG(4)不变 3.uF压动摩擦因数4.相对运动 解析：(1)实验需要测量弹簧的长度、形变量，因为钩码的质判断正误 量未知，所以要测量钩码的重力，故还需要的实验器材有：刻(1)×(2)×(3)× 度尺、弹簧测力计。 例1：C鱼缸相对桌布向左运动，则桌布对鱼缸摩擦力的方向向 (2)为了测量弹簧弹力，实验中应测量所挂钩码的重力。为 右，A不符合题意：桌子相对桌布向左运动，则桌布对桌子的 了测量弹簧的形变量，实验中还应测量弹簧原长、弹簧挂不同 摩擦力方向向右，B不符合题意：当鱼缸在桌面上滑动时，鱼 个数的钩码时所对应的弹簧长度。 缸相对桌面向右运动，则桌子对鱼缸摩擦力的方向向左，C符 (3)实验中要先组装器材，即C、B,然后进行实验，即D,最后 合题意：鱼缸先是受到桌布向右的摩擦力，后受到桌子向左的 数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器，即A、E、F、G。所 摩擦力，则鱼缸所受摩擦力的方向发生了变化，D不符合 以实验操作按先后顺序排列为CBDAEFG 题意。 (4)指针从P位置往下移到Q位置，只是在测量弹簧的原长 例2：CA4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，则有F= 时，原长偏大，挂上钩码后的弹簧长度测量值也偏大同样的 2F压=2×0.4×3N=2.4N,当拉力等于摩擦力时，拉力最 值，而弹簧的伸长量没有改变，所以测量得到弹簧的劲度系数 小，所以有F=2.4N,C正确。 不变。 探究点2静摩擦力 例2：(1)见解析(2)BC(3)C 基础梳理 解析：(1)根据题中表内实验数据在坐标纸上描出对应，点，然 1.相对运动的趋势相对运动2.接触面相对运动趋势 后作出图像如图所示。 3.即将开始运动4.0F0<F≤F FIN 3.0 判断正误 2.5 (1)×(2)V(3)×(4)× 例3：AD货物A与传送带保持相对静止，所以受静摩擦力，静 2.0 摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。如果货物A随传送 1.5 带一起向上匀速运动，有相对于传送带向下滑动的趋势，那么 摩擦力的方向沿斜面向上，故A项正确：B项错误：如果货物 0.5 A和传送带都静止，A相对于传送带有向下的运动趋势，传送 用 0 2.04.06.08.010.012.0x/cm 带相对于A有向上的运动趋势，则A给传送带的摩擦力方向 (2)由(1)中F-x图像可知，弹簧的弹力F与伸长量x的图 沿斜面向下，故C项错误，D项正确。 像是一条过原点的倾斜直线，F与x成正比，故A错误，B正 跟踪训练1：(1)木箱受到向前的静摩擦力，动力 确；由胡克定律F=kx可知，该弹簧的劲度系数k=卫 (2)木箱受到向后的静摩擦力，阻力 (3)木箱不受摩擦力 F 3.0 F-x图像可知，弹簧的劲度系数k= t12.0×107N/m= (4)木箱受到向后的滑动摩擦力，阻力 (5)木箱受到向前的滑动摩擦力，动力 25N/m,故C正确，D错误。 (3)弹簧竖直悬挂时，弹簧在自身重力作用下要伸长，即竖直 解析：(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时，木箱的惯性使 悬挂时弹簧的原长比水平放置在桌面上所测原长要长，两种 木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩 情况下弹簧的劲度系数相同，两图线平行，C正确，A、B、D 擦力，该力使木箱随车向前加速运动，是木箱运动的动力。 错误。 (2)汽车刹车时，速度减小，木箱的惯性使木箱有相对汽车向 创新实验提升 前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力，该力使木箱随 车一块减速，是木箱运动的阻力。 例3：(1)20.0(2)500(3)19.00 (3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对 解析：(1)图中弹簧秤的每一小格为1N,所以弹簧秤读数为 20.0N 滑动的趋势，木箱与汽车间没有摩擦力。 2)莽黄的劲度系数为=兰-0×10Vm=50mm (4)汽车刹车，木箱相对汽车向前滑动，木箱相对运动方向向 前，所以木箱受到向后的滑动摩擦力，该力是木箱运动的 (3)设弹簧下端到筒口的距离为x,则当弹簧露出筒外的长 阻力。 度x1=3.00c时，根据胡克定律，有F=k(xo+x1) (5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑 解得xo=1.00cm 动，木箱相对运动方向向后；所以木箱受到向前的滑动摩擦 则弹簧的原长为l=20.00cm-1.00cm=19.00cm。 力，该力是木箱运动的动力。 例4：(1)100N(2)90N0.3(3)90N 2.摩擦力 解析：(1)由于至少要用100N的水平拉力，才能将它拉动，则 探究点1滑动摩擦力 最大静摩擦力Fm=100N。 基础梳理 (2)由于移动以后，只要用90N的水平推力就能使它继续匀 1.接触相对2.接触面相对运动 速运动，则滑动摩擦力F,=90N -267 又由于Fr=uFN=mg :跟踪训练1：C滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用 解得4=0.3。 力是一对作用力和反作用力，二者大小相等，方向相反，故C (3)当用120N的水平推力推办公桌时，办公桌将加速移动， 正确，A、B、D错误 此时摩擦力为滑动摩擦力，由于接触面间的弹力与(2)中相例4：A小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和 同，则摩擦力仍然为90N。 反作用力，故A正确：小屋受到绳的拉力和小屋所受重力的受 跟踪训练2：B当F=20N时，木块受到的最大静摩擦力为 力物体都是小屋，不是作用力和反作用力，故B错误：小屋对 Fm=uF=0.25×20N=5N,因为5N<G=6N,所以木块沿 绳的拉力的施力物体是小屋，受力物体是绳子，小屋所受重力 斜面下滑，木块受到的摩擦力为5N,A错误：当F=12N时， 的施力物体是地球，受力物体是小屋，不是作用力和反作用 木块受到的最大静摩擦力为Fm=uF=0.25×12N=3N,因： 力，也不是平衡力，故C、D错误。 为3N<G=6N,所以木块沿墙面下滑，木块受到的摩擦力为跟踪训练2：D由整体法，甲、乙状态台灯对桌面的压力大小都 3N,B正确；当F变大时，若木块处于静止状态，则受到的摩： 等于台灯的重力大小，所以A错误；甲、乙状态细杆对灯头的 擦力一直等于重力，大小保持不变，C错误；当F减小时，若仍 弹力大小都等于灯头的重力，所以B错误：乙状态台灯受到的 满足F≥G,则木块仍保持静止状态，D错误。 重力与桌面对台灯的支持力是一对平衡力，所以C错误；乙状 素养能力提升 态台灯对桌面的压力与桌面对台灯的支持力是一对相互作用 例5：C木块在水平方向共受到三个力F,、F,和摩擦力作用，木 力，所以D正确。 块处于静止状态，合外力为零，可知此时摩擦力为F=F,- 探究点3物体受力的初步分析 ,=8N-4N=4N,最大静摩擦力应大于等于4N,当撤去基础梳理 F,作用在物体上的力F,=4N,小于等于最大静摩擦力，木块2.弹力摩擦力 仍处于静止状态，则此时受到的静摩擦力为F。=F,=4N,方判断正误 向与F,的方向相反，即为方向向右。故选C。 (1)×(2)V(3)× 例6：B当F较小时，小车不动，与A间是静摩擦力，随着F的例5：见解析 增大而增大，当F达到最大静摩擦力后车开始滑动，与A间： 解析：(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力F、、墙壁对 是滑动摩擦力，比最大静摩擦力稍小，之后F增大，摩擦力 A向左的弹力F、',施力物体分别是地球、推A的物体、地面、 不变。 墙壁，力的示意图如图甲所示：(2)物体A受重力G、垂直于斜 例7：A物体先受到滑动摩擦力，大小F,=mg=2N,方向水平 面向上的支持力F、沿斜面向下的滑动摩擦力F,施力物体 向左，做匀减速直线运动，当速度减为0，物体静止，所受的摩 分别是地球、斜面、斜面，力的示意图如图乙所示；(3)物体A 擦力为静摩擦力，大小F′=1N,方向水平向右，故A项正确。 受重力G、支持力F、水平向左的滑动摩擦力F,施力物体分 别是地球、水平面、水平面、力的示意图如图丙所示：(4)物体 3.牛顿第三定律 A受重力G、拉力F、弹力F、,施力物体分别是地球、绳子、墙 探究点1作用力和反作用力 壁，力的示意图如图丁所示；(5)物体A受重力G、拉力F、支 基础梳理 持力F、水平向左的摩擦力F,施力物体分别是地球、绳子、 1.物体受力施力2.相互作用力反作用力 水平面、水平面，力的示意图如图戊所示。 判断正误 (1)×(2)×(3)V 例1：C物体相互作用时，相互作用力总是同时产生，同时变化， 同时消失，且分别作用在两个物体上，故A错误，C正确；作用 i 力和反作用力一定是同一种类的力，故B错误；放在水平面上 丙 的书所受重力和桌面对书的支持力为一对平衡力，故D错误。 例2：见解析 LLLLAA2KKK1111 解析：物体A对地球的引力与地球对物体A的引力；斜面对 F 物体A的支持力与物体A对斜面的压力：物体A对斜面的摩 擦力与斜面对物体A的摩擦力。 FF的A 77N77 探究点2牛顿第三定律 G 基础梳理 丁 花 1.相等相等相反2.相等相反同一条直线上 例6：AC对物体a、b整体受力分析，受重力、恒力F,若墙面对 判断正误 整体有支持力，水平方向不能平衡，故墙面对整体没有支持 (1)V(2)×(3)V 力，故也没有摩擦力；对物体a受力分析（如图甲所示），受恒 例3：C力F和F'分别是作用力与反作用力，它们大小相等，方 力F、重力、物体b对其的压力和静摩擦力，即物体a共受4个 向相反，同时产生，作用在不同的牛身上，不可相互抵消。故： 力，故A项正确，B项错误；对物体b受力分析（如图乙所示）， 选C。 受重力、支持力和摩擦力，即物体b共受3个力，故D项错误， 268