第三章 摩擦力综合分析 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

摩擦力综合分析 专题强化7 1.进一步理解摩擦力的概念，会用条件法、假设法、状态法判断摩擦力的有无(重点)。 2.会计算摩擦力的大小。 3.掌握摩擦力突变问题的分析方法，能分析滑动摩擦力、静摩擦力的突变问题(重难点)。 学习目标 < 一 > 对摩擦力的理解 如图所示，各物体接触面均不光滑，请分析以下A物体是否受到摩擦力的作用。如果有，是哪种摩擦力？方向如何？ 答案　A图：物体相对于木板向左运动，受滑动摩擦力的作用，方向水平向右 B图：物体在水平方向上所受合外力为零，没有相对运动趋势，不受摩擦力作用 C图：物体相对斜面有沿斜面向下的运动趋势，受静摩擦力，方向沿斜面向上 D图：物体相对于传送带有沿传送带向下的运动趋势，受静摩擦力，方向沿传送带向上 1.对摩擦力的理解 摩擦力是指发生在两个相互接触的物体之间的阻碍两个物体间的______ ______或相对运动______的力。 (1)受静摩擦力作用的物体_______(填“一定”或“不一定”)是静止的，运动的物体______(填“可能”或“不可能”)受到静摩擦力的作用。 (2)受滑动摩擦力作用的物体_______(填“一定”或“不一定”)是运动的，静止的物体______(填“可能”或“不可能”)受到滑动摩擦力的作用。 提炼·总结 相对 运动 趋势 不一定 可能 不一定 可能 2.摩擦力的方向 (1)静摩擦力的方向与物体的______________方向相反。可利用假设法判断，即假设接触面光滑，物体相对于它接触的物体运动的方向，就是相对运动趋势方向。例如：静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。(如图甲) 静摩擦力的方向与物体的运动方向可以成任意角度，如图乙所示。 (2)滑动摩擦力的方向与物体___________方向相反，与物体的运动方向_____(填“有关”或“无关”)。 相对运动趋势 相对运动 无关 3.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以是动力，也可以是阻力，如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相同，则摩擦力为动力，如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相反，则摩擦力为阻力。 　 (多选)如图所示，A、B两个物体都随传送带一起匀速运动(物体与传送带相对静止)，运动方向如图中箭头指示方向。下列说法正确的是 A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.A物体不受摩擦力作用 C.B物体受到的摩擦力沿传送带向下 D.B物体受到的摩擦力沿传送带向上 例1 √ √ A物体沿水平方向做匀速直线运动，与传送带相对静止，也无相对运动趋势，不受摩擦力作用，A错误，B正确； B物体有相对传送带向下的运动趋势，故受到沿传送带向上的静摩擦力作用，D正确，C错误。 摩擦力有无的判断方法 (1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断。 (2)假设法：假设接触面光滑，若物体原来的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则不存在摩擦力。 (3)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。 总结提升 返回 < 二 > 摩擦力的计算 　(来自粤教教材改编)将质量为1.0 kg的木块放置于水平地面上，用力沿水平方向拉木块。拉力从零开始逐渐增大，木块先静止后运动。用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小，并用计算机绘制出摩擦力 例2 Ff的大小随拉力F的大小变化的图像，如图所示(重力加速度g＝10 m/s2)。 (1)求木块受到的最大静摩擦力； 答案　5 N 由题图可知，最大静摩擦力为5 N； (2)求木块与地面的动摩擦因数； 答案　0.3 由题图可知，木块与地面间的滑动摩擦力大小为3 N，FN＝mg，由Ff＝μFN可知，μ＝0.3。 (3)当用4 N的拉力拉木块时，木块与地面之间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力？大小等于多少； 答案　静摩擦力　4 N 最大静摩擦力为5 N，4 N<5 N， 所以用4 N的力拉木块时，木块静止，木块与地面之间是静摩擦力，大小为4 N。 (4)当用7 N的拉力拉木块时，木块与地面之间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力？大小等于多少？ 答案　滑动摩擦力　3 N 因为7 N>5 N，所以用7 N的拉力拉木块时，木块相对地面滑动，木块与地面之间是滑动摩擦力，大小为3 N。 (5)若在运动过程中撤去水平拉力，在木块停止运动前，木块受到的摩擦力为多大？ 答案　3 N 木块与地面间是滑动摩擦力，大小为3 N。 在计算摩擦力的大小时，我们应当首先判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (1)滑动摩擦力大小的计算 ①公式法Ff＝μF压； ②二力平衡法：物体做匀速直线运动时，可根据二力平衡求解。 (2)静摩擦力大小的计算 若物体处于匀速运动或静止状态时，可根据二力平衡条件求解。 总结提升 返回 < 三 > 摩擦力的突变 例2中给出了木块所受摩擦力Ff与水平拉力F的关系图，试分析摩擦力发生突变的临界状态是什么？ 答案　当摩擦力达到最大静摩擦力时 　(2024·汕头市高一期末)如图所示，一滑块静止在粗糙的水平木板上，现将木板的一端缓慢抬高，直至木板与水平面成90°角。在0<θ<90°的过程中，关于滑块所受的摩擦力，下列说法正确的是 A.滑块先受静摩擦力，然后受滑动摩擦力 B.滑块先不受摩擦力，然后受滑动摩擦力 C.滑块始终受到静摩擦力 D.滑块始终受到滑动摩擦力 例3 √ 木板与水平方向夹角较小时，滑块相对木板静止，滑块受到静摩擦力，木板与水平方向夹角达到某一角度时，滑块相对木板下滑，滑块受到滑动摩擦力，故A正确。 　如图所示，物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始，物体以一定的初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左、大小恒为F0＝1 N的作用力，关于物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像，下列正确的是(取向右为正方向，重力加速度g取10 N/kg) 例4 √ 物体A向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由Ff1＝μmg，得Ff1＝2 N；物体静止后，因受到向左的作用力F0＝1 N<Ff1，故物体A不再运动，由二力平衡可知，物体A受到向右的静摩擦力，Ff2＝F0＝1 N，故C正确。 摩擦力突变的类型 (1)静摩擦力大小或方向发生突变。 (2)静摩擦力突变为滑动摩擦力。 (3)滑动摩擦力突变为静摩擦力。 可概括为“静—静”突变，“静—动”突变，“动—静”突变，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。 总结提升 返回 < 四 > 专题强化练 1.(多选)(来自粤教教材)下列关于摩擦力的说法中，正确的是 A.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速 B.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速 C.作用在物体上的滑动摩擦力既能使物体减速，也能使物体加速 D.作用在物体上的静摩擦力既能使物体加速，也能使物体减速 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 基础强化练 √ 当摩擦力作为动力时，方向和物体的运动方向相同，而作为阻力时，方向和物体的运动方向相反，作用在物体上的静摩擦力和滑动摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速，还可能不改变物体的运动状态。 2.(来自粤教教材改编)生活中，我们经常使用贴在墙上的吸盘挂钩来挂一些物品。吸盘受到拉力不脱落的原因是 A.大气压力大于重力 B.大气压力等于重力 C.吸盘所受摩擦力与所挂物体的重力平衡 D.吸盘所受摩擦力大于所挂物体的重力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 大气压力方向垂直于竖直的墙面，物体重力方向竖直向下，它们的方向不相反，二力不平衡，无法比较大小，故A、B错误； 吸盘处于静止状态，吸盘受到竖直向上的摩擦力和竖直向下的拉力，二力大小相等，方向相反，即吸盘所受摩擦力与所挂物体的重力平衡，故C正确，D错误。 3.(2024·天津市南开区高一期中)如图所示，一张沙发放在水平地面上，一人用水平力F向右推沙发。F＝40 N时沙发没被推动，F＝60 N时沙发恰好被推动，F＝55 N时沙发做匀速直线运动。关于沙发受到的摩擦力，下列说法正确的是 A.当F＝40 N时，沙发没有受到摩擦力作用 B.当F＝40 N时，沙发受到的摩擦力大小为60 N，方向向左 C.当F＝80 N时，沙发受到的摩擦力大小为80 N，方向向左 D.沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 当F＝40 N时，沙发没有被推动，此时受到的摩擦力为静摩擦力，大小与推力大小相等，为40 N，方向向左，故A、B错误； 当F＝55 N时，沙发做匀速直线运动，即此时沙发受到的摩擦力为滑动摩擦力，由二力平衡可知大小为55 N。根据滑动摩擦力的影响因素可知，当F＝80 N时，沙发受到的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小仍为55 N，方向向左，故C错误； 当F＝60 N时沙发恰好被推动，即此时沙发受到的静摩擦力达到最大值，故沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60 N，故D正确。 4.(多选)(2024·雅安市高一期中)某武警战士爬杆训练的场景如图所示，关于战士在匀速竖直向上爬升的过程中的受力情况， 下列说法正确的是 A.战士受到的摩擦力方向向上 B.战士受到的摩擦力变小 C.手握得越紧，杆子与手之间的动摩擦因数就会越大 D.若战士匀速滑下则受到的滑动摩擦力大小等于匀速上爬的摩擦力 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 战士在匀速竖直向上爬升的过程中，处于平衡状态，受到的静摩擦力与重力平衡，大小不变，方向向上，故A正确，B错误； 动摩擦因数与正压力大小无关，与接触面的材料和粗糙程度有关，故C错误； 战士匀速滑下过程中，仍处于平衡状态，受到的静摩擦力仍与重力平衡，故若战士匀速滑下则受到的滑动摩擦力大小等于匀速上爬的摩擦力，故D正确。 5.(来自鲁科教材改编)如图所示，重力为30 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝5 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求最大静摩擦力大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　9 N 最大静摩擦力为Ffmax＝μFN＝μG＝0.3×30 N＝9 N； (2)求木块所受的摩擦力的大小和方向； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　8 N　方向向左 因F1－F2＝8 N<Ffmax，则木块处于静止状态，由于F1>F2，故静摩擦力方向向左，大小为Ff1＝F1－F2＝13 N－5 N＝8 N； (3)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　5 N　方向向右 当只将F1撤去时，由于F2<Ffmax，木块在F2的作用下仍然处于静止状态，则Ff2＝F2＝5 N，方向向右； (4)若只将F2撤去时，求木块受到的摩擦力的大小和方向。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　9 N　方向向左 若撤去F2，因为F1>Ffmax，所以木块将滑动，所受的摩擦力为滑动摩擦力，则有Ff3＝μG＝9 N，方向向左。 6.(2023·汕头市金山中学高一期中)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 无论是静止状态，还是匀速平移状态，在竖直方向上小球受到的重力与静摩擦力二力平衡，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 7.(多选)(2024·天津市北辰区高一期中)传送带是生活及生产中的常见设备，它能帮助人们自动运送物品。如图所示，粮食包随倾斜的传送带向上运动，运动中粮食包与传送带上某点的相对位置保持不变，关于粮食包或传送带所受的摩擦力，下列说法正确的是 A.粮食包受到传送带的摩擦力方向沿传送带向上 B.粮食包所受的传送带的摩擦力是静摩擦力 C.若传送带匀速运动，则粮食包不受传送带的摩擦力作用 D.粮食包所受传送带的摩擦力的方向可能与传送带垂直 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 粮食包相对传送带静止，则粮食包所受的摩擦力为静摩擦力，粮食包相对传送带有向下运动的趋势，则粮食包受传送带的静摩擦力方向沿传送带向上，选项A、B正确； 若传送带匀速运动，因传送带倾斜，则粮食包仍受传送带的摩擦力作用，选项C错误； 粮食包所受传送带的摩擦力的方向与传送带平行，选项D错误。 8.(2024·汕头市高一期中)如图甲所示，用水平力F将质量为0.4 kg的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4。若力F随时间t变化的规律如图乙所示，取重力加速度g＝10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图像中，能正确反映物块所受墙的摩擦力大小Ff随时间t变化规律的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 t＝0时，物块受到的最大静摩擦力Ffmax＝μFmax＝0.4×20 N＝8 N，重力G＝mg＝0.4×10 N＝4 N，故开始时，物块处于静止状态，受到静摩擦力作用。当最大静摩擦力等于重力时，mg＝μF'，得F'＝10 N，由题图乙知对应时刻为2 s，所以0~2 s内，物块受到的静摩擦力大小为4 N；2~4 s内，物块受到的滑动摩擦力Ff＝μF，随F减小而逐渐减小，B正确。 9.(2024·莆田市高一期中)如图甲所示，一个人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与水平推力F的关系如图乙所示，重力加速度g 取10 m/s2。求： (1)木箱受到的最大静摩擦力Ffmax多大； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　21 N 由题图乙发现当摩擦力达到21 N后突然减小到20 N，之后保持不变，故木箱与地面间的最大静摩擦力为Ffmax＝21 N (2)当水平推力F1＝15 N和F2＝25 N时，判断木箱受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，及木箱受到的摩擦力Ff1和Ff2各多大； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　静摩擦力　滑动摩擦力　15 N　20 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 由题图乙可知当F1＝15 N时木箱保持静止，此时为静摩擦力，根据平衡条件可知Ff1＝F1＝15 N 当F2＝25 N时，木箱已经运动，此时为滑动摩擦力，由题图乙可知滑动摩擦力大小为20 N， 故Ff2＝20 N (3)木箱被推动以后，将水平推力减小为5 N，直到静止前地面对木箱的摩擦力Ff3的大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　20 N 木箱被推动以后，将水平推力减小为5 N，木箱做减速运动，直到静止前地面对木箱的摩擦力为滑动摩擦力，所以Ff3＝20 N (4)木箱与地面间的动摩擦因数μ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　0.2 由题图乙可知木箱的滑动摩擦力为20 N， 所以有μ＝＝0.2。 10.如图所示，用一水平力F将木块压紧在竖直墙壁上，木块恰好能保持静止。已知木块所受重力G＝5 N，水平外力F＝10 N，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求木块和墙面间的动摩擦因数； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 尖子生选练 答案　0.5 由木块恰好保持静止，有μF＝G 解得μ＝0.5。 (2)若减小外力F，使F1＝5 N，求木块受到的摩擦力大小Ff1； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　2.5 N 若减小外力，木块与墙面间的最大静摩擦力减小，且小于木块受到的重力，所以木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，有Ff1＝μF1 解得Ff1＝2.5 N。 (3)若增大外力F，使F2＝20 N，求木块受到的摩擦力大小Ff2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　5 N 若增加外力，木块仍然能保持静止，所以木块受到的摩擦力为静摩擦力，有Ff2＝G＝5 N。 返回 $