摩擦力有无判断及突变 讲义 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

摩擦力有无判断及突变讲义 1、 摩擦力有无的判断 1、 滑动摩擦力 根据滑动摩擦力的产生条件，直接判断滑动摩擦力的有无即可。 2、 静摩擦力 (1) 条件法：根据静摩擦力的产生条件，直接判断静摩擦力的有无。 满足相互接触和接触面粗糙以及有弹力，且能判断出有相对运动的趋势时，那便可以直接判断出时有静摩擦力存在。 例下面几种情况，静摩擦力的有无即可用条件法来判断 A. 用推力推放置在粗糙地面上的物体，物体 B. 静止在斜面上的物块，相对斜面，有向下运动的趋势，则受到沿斜面向上的静摩擦力 保持静止；但物体有向右运动的趋势，所以 受到水平向左的静摩擦力 C.静止在水平地面的物体，相对地面，没有相对运动的趋势，则没有静摩擦力 (2) 当无法判断两个物体之间是否有相对运动趋势的时候，那可以用假设法和状态法来判断静摩擦力的有无。 · 假设法：假设没有静摩擦力，若研究对象仍保持原状态，则假设正确，物体不受静摩擦力；反之，则有静摩擦力。 · 状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。 例下面两种情况，静摩擦力的有无可用假设法和状态法来判定 力F的作用下，A和B水平向右匀速运动,判断A、B间有无静摩擦力 物块和传送带一起以速度V向上匀速运动，判断物块和传送带之间有无静摩擦力 a. 假设法：假设A没受到静摩擦力，则A在水平方向不受力，符合做匀速运动的状态，则A不受到静摩擦力 b. 状态法：A为匀速，则A受力平衡，在水平方向上没有外力，所以不受到静摩擦力 a. 假设法：假设物块没受到静摩擦力，则物块在沿斜面方向只受到重力向下的分力，不符合做匀速运动的状态，则物块受到沿斜面向上的静摩擦力 b. 状态法：物块为匀速，则物块受力平衡，重力为竖直向下、支持力为垂直传送带向上，无法平衡，则受到静摩擦力 3、 练习 （1） 如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，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(　　) A.A、B之间无摩擦力 B.A受到B的摩擦力水平向左 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 （2）下列情景中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是（ ） （3）在车站、商场、机场、展览馆和体育馆等人流集中的地方，通常会安装自动扶梯(图1)或自动人行道(图2)，当一人分别站在左面的自动扶梯与右面的自动人行道从一楼匀速上到二楼的过程中，他所受的摩擦力对应的是(　　) A.都受到沿斜面向上的摩擦力 B.都受到水平向右的摩擦力 C.在图1中不受摩擦力，图2受到沿自动人行道向上的摩擦力 D.在图1中受到水平向右的摩擦力，图2不受摩擦力 2、 摩擦力突变 摩擦力突变是指摩擦力的大小或方向突然发生改变，或者是摩擦力的类型发生变化。摩擦力突变主要是三种：“静—静”突变、“静—动”突变以及“动—静”突变。 1、 “静—静”突变——静摩擦力大小或方向发生突变。 一个物体受到的静摩擦力的大小或方向发生改变，主要是因为物体所受到的外力发生改变且两个物体仍然是保持相对静止的情况。 例1 如图所示，物体和物体分别重和60N放在粗糙水平面上，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2，夹在物体和之间的轻弹簧被压缩了。弹簧的劲度系数为，整个系统静止于水平地面上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用一个从0开始逐渐增大的水平力向右推物体，而物体始终保持静止。下列说法中正确的是（　　） A. 地面对的摩擦力大小为 B. 水平推力的最大值为 C. 弹簧对的弹力大小始终为 D. 地面对的摩擦力先减小后增大 解析：整个装置一直处于静止状态，且因为弹簧弹力一直存在，所以A、B两个物块和地面之间一直是静摩擦力。 而在对A施加力的过程中，A始终没有滑动，则意味着弹簧的形变量没有发生变化，那对于物块B来说，受力情况始终不变。 如图所示，B在水平方向上弹力和静摩擦力平衡，则B的静摩擦力大小Ff2=F2=kx=8N。所以这里A错误，B正确。 而对于A物体来说，则是发生了静摩擦力的突变。 (1) 当施加的推力F<8N时，此时A受到的静摩擦力Ff1方向水平向右，大小Ff1=F1-F，而F从0开始增加，则Ff1在这个过程是逐渐减少。 (2) 当施加的推力F≥8N时，此时推力F>F1，则静摩擦力方向突变为水平向左；大小Ff1=F-F1，F继续增加，则Ff1在这个过程是逐渐增加。 (3) 而因为A始终静止，所以Ff1最大值Ff1max=μFN1=μG1=10N，则推力最大值F=F1+Ff1max=18N。 所以B错误，D正确。 所以正确答案为CD。 所以这里对于A物体和地面来说，就是一直相对静止，但A受力发生了变化，所以导致静摩擦力发生了突变。 2、 静摩擦力突然变为滑动摩擦力——“静—动”突变。 静动突变是比较典型的摩擦力突变，一般情况就是当外力逐渐增大，突破最大静摩擦力后，两个物体开始发生相对滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力。 例2(多选)如图甲所示，水平木板上有质量m＝3.75 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小如图乙所示，取重力加速度g＝10 m/s2，下列判断正确的是(　　　) A.t＝1 s时外力F等于零 B.t＝6 s时外力F可能等于5 N C.物块与木板间的动摩擦因数为0.08 D.物块与木板间的动摩擦因数为0.11 解析：物块在水平拉力F的作用下从静止到向右开始运动，则这个过程就是从静摩擦力到滑动摩擦力的转变过程。 从乙图可知，当t=6s时，摩擦力达到了6N时，物体的摩擦力开始变为恒定的4N，即最大静摩擦力为6N，滑动摩擦力为4N。则动摩擦因数μ＝=0.08；而因为t=2时才开始有摩擦力，故2s前外力F为0；t=6s时因为达到了最大静摩擦力，所以这时的外力应该大于等于最大静摩擦力。 所以正确答案为ABC。 一般来说，静动突变是增加外力，在突破最大静摩擦力后，物体开始滑动，这时，静摩擦转变为滑动摩擦力，而在压力和接触面不发生变化的情况下，滑动摩擦力为恒定的值。 滑动摩擦力略小于最大静摩擦力。 3、 滑动摩擦力突然变为静摩擦力——“动—静”突变。 由“动”转“静”，一般出现在物体做减速运动，但物体仍然受到外力作用，只不过外力小于滑动摩擦力，当物体速度减为和另一个物体相对静止时且外力仍在时，滑动摩擦力将突变为静摩擦力。 4、 练习 （1） (多选)如图所示，用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动，从t＝0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t1时刻，F减小为零。物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图像可能是(　　) （2） 物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数为μ＝0.2。从t＝0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，则下图中能反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(取向右为正方向，g＝10 m/s2)(　　) （3）如图所示，用水平力F＝25 N将重G＝6 N的木块压在竖直墙壁上，木块静止不动。已知木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，问： 1) 木块受到的摩擦力多大？ 2) 当F增大为30 N，木块受到的摩擦力多大？ 3) 当F减为10 N时，木块沿墙壁下滑，木块受到的摩擦力多大？ 学科网（北京）股份有限公司 $