第2章 相互作用-第2节 摩擦力的综合分析 课件—2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“相互作用”中摩擦力的综合分析，依据高考评价体系覆盖摩擦力的分析与计算、突变问题两大核心考点，梳理静摩擦力有无方向判断“三法”、大小计算方法，滑动摩擦力公式应用要点，以及“静-静”“静-动”“动-静”“动-动”四类突变类型，明确多物体、多接触面、相对运动等高频题型的考查权重。 课件亮点在于“考点深度拆解+高考真题精析+科学思维培养”，如以多物体摩擦力分析题为例，通过假设法与状态法建构物理模型，训练科学推理能力，提供临界条件分析模板和受力分析步骤，帮助学生掌握摩擦力突变问题的答题技巧，教师可据此精准定位学生薄弱环节，提升高考复习的针对性与高效性。

第2章 相互作用 第2节 摩擦力的综合分析 1 考点一 摩擦力的分析与计算 考点二 摩擦力的突变问题 2 考点一 摩擦力的分析与计算 3 1.静摩擦力有无及方向的判断“三法” （1）状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。 （2）牛顿第三定律法 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受 到的静摩擦力的方向。 4 （3）假设法 2.静摩擦力大小的分析与计算 （1）物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）时，利用力的平衡条件来计算静摩擦 力的大小。 （2）物体有加速度时，若只有静摩擦力提供加速度，则<m></m>。若除受静摩擦力外， 物体还受其他力，则<m></m>，先求合力再求静摩擦力。 5 3.滑动摩擦力大小的分析与计算 滑动摩擦力的大小用公式<m></m>来计算，应用此公式时要注意以下两点： （1）<m></m> 为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；<m></m>为两接 触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。 （2）滑动摩擦力略小于最大静摩擦力，一般情况下，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦 力近似相等。 6 【视角1】　多物体摩擦力的定性分析 例1 图(a)为答题卡扫描仪，其内部结构如图(b)所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为μ = 0.8，各答题卡间的动摩擦因数μ'范围为0.4≤μ'≤0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为( ) 7 √ A.mg<F≤3mg B.mg<F≤2mg C.mg<F≤3mg D.mg<F≤2mg 8 [解析] 要使扫描仪正常工作，每次只能带动顶部答题卡，需满足:滚轮对顶部答题卡的摩擦力大于顶部与下方答题卡间的最大静摩擦力，则由平衡条件及摩擦力的计算公式可得μF > μ'(F+mg)，由题知μ = 0.8，令μ' = 0.5(取最大值保证所有μ'情况)，解得F > mg，同时第二张答题卡不能动，需满足:第一张答题卡给第二张答题卡的最大滑动摩擦力小于等于第二张答题卡受到的最大静摩擦力，即0.5 ≤ 0.4，解得F ≤ 3mg，综上可得mg < F ≤ 3mg，故选A。 9 【视角2】　多个接触面的摩擦力计算 例2 如图所示，滑块B置于水平地面上，滑块A在一水平力F作用下紧靠滑块B(A、B接触面竖直)，此时B恰好不滑动，A刚好不下滑。已知A的质量为m，B的质量为M，A与B间的动摩擦因数为μ1，B与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，重力加速度为g。则下列表达式正确的是( ) D A. B. C. D. [解析] 以A和B为整体作为研究对象，由于B恰好不滑动，则根据平衡条件有F = μ2g，故AB错误；对A物体单独分析，由于A刚好不下滑，根据平衡条件有mg = μ1F，结合前面的式子联立起来有μ1μ2 = ，故C错误，D正确。故选D。 10 【视角3】　相对运动中摩擦力分析 例3 (多选)如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，钢板上方有两根固定的平行导槽A、B，导槽相对地面静止且不与钢板接触，物体只能沿水平导槽运动。已知物体与钢板间，物体与导槽间的动摩擦因数均为μ。现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用平行导槽的力F拉动物体，使物体以速度v2沿导槽匀速运动，重力加速度为g，则( ) AC A.F = μmg+μ2mg B.F = μmg+μ2mg C.若增大速度v1，则导槽对物体的摩擦力增大 D.若增大速度v2，则导槽对物体的摩擦力增大 11 [解析] 根据题意，物体相对钢板具有向左的速度分量v1和沿导槽方向的速度分量v2，故相对钢板的合速度v的方向如图所示 钢板对物体的滑动摩擦力大小为f = μmg，导槽对物体的弹力大小为N = fsin θ = μmgsin θ，则导槽对物体的摩擦力大小为f' = μN = μ2mgsin θ，根据受力平衡可得F = fcos θ+f'，又cos θ = ，sin θ = ，联立可得F = μmg+μ2mg，根据f' = μN = μ2mgsin θ = μ2mg，若增大速度v1，则导槽对物体的摩擦力增大；若增大速度v2，则导槽对物体的摩擦力减小，故C正确，D错误。故选AC。 12 考点二 摩擦力的突变问题 13 一、分析摩擦力突变问题的方法 1.在涉及摩擦力的情况中，题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着 摩擦力突变的临界问题。题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力 突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态。 2.存在静摩擦力的情景中，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对 静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态。 3.确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析。 14 二、摩擦力突变问题注意事项 1.静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力 存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力 达到最大值。 2.滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的 压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受 到的压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化。 3.研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和 运动性质发生变化的分界点。 15 【视角1】　“静-静”突变 例1 (多选)如图所示，一质量为m的物块放置在倾角θ = 60° 的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F = (g为重力加速度)作用在物块上，该物块保持静止，则下列说法正确的是( ) BD A.该物块受到的摩擦力大小为mg B.该物块受到的摩擦力大小为mg C.若撤掉该外力F，此物块可能发生滑动 D.若撤掉该外力F，此物块仍静止不动 16 [解析] 对物块受力分析，有Ff = = mg，故A错误，B正确；当撤去外力之后，只需要沿斜面向上且大小为mg的摩擦力就可以平衡，故此物块仍静止不动，故C错误，D正确。 17 【视角2】　“静-动”突变 例2 (多选)如图所示，某同学研究小虫子在一圆柱体上的运动，将一只小虫子置于水平放置的圆柱体顶部A，虫子在一圆柱体上缓缓爬行，圆柱体的半径比虫子大得多，θ = 30°；多次观察发现:小虫子在B点上方时可以正常爬行，一旦由上往下过了B点便会滑落，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，动摩擦因数为μ，虫子质量为m，重力加速度为g，虫子在B点时对圆柱体的压力为FN，则( ) BD A. B. C. D. 18 [解析] 如图所示，当小虫子位于B点时刚好达到最大静摩擦力，FN = mgsin θ = mg，f = μFN，f = mgcos θ = mg，得μ = ，故选BD。 19 【视角3】　“动-静”突变 例3 如图所示，斜面体固定在地面上，倾角为θ = 37°(sin 37° = 0.6，cos 37° = 0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向，g = 10 m/s2) ( ) B A. B. C. D. 20 [解析] 滑块上滑过程中受滑动摩擦力，Ff = μFN，FN = mgcos θ，联立得Ff = 6.4 N，方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin θ < μmgcos θ，滑块静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ff' = mgsin θ，代入数据可得Ff' = 6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确。 21 【视角4】 “动-动”突变 例4 (多选)如图所示，足够长的传送带与水平面间的夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ < tan θ，选沿传送带向下为正方向，则下列选项中能客观地反映小木块所受摩擦力Ff和速度v随时间变化情况的是( ) BD A. B. C. D. 22 [解析] 当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a = gsin θ+μgcos θ；当小木块速度与传送带速度相同时，由于μ < tan θ，即μmgcos θ < mgsin θ，所以速度能够继续增大，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，且a = gsin θ-μgcos θ，加速度变小，则v-t图像的斜率变小，所以B、D正确。 23 $