第2章 重难突破2 摩擦力的突变问题-【创新大课堂】2027年高三物理一轮总复习

第二章 相互作用 重难突破2摩擦力的突变问题 【目标要求】1.知道摩擦力突变的几种情况。2.会分析计算突变前后摩擦力的大小和方向。 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”或“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。 1.“静一静”突变 子未离开地面)，关于摩擦力F:的大小随拉力F 物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于相 的变化关系，下列四幅图可能正确的是() 对静止状态，当作用在物体上的除摩擦力以外其 他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持相对 静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向 将发生突变。 [例1](2026·湖南长沙市期 Akwwww.B 末)如图所示，水平地面上有 重力均为40N的A、B两木块，它们之间夹有被 ; 压缩了2.0cm的水平轻质弹簧，已知弹簧的劲 度系数k=400N/m,两木块与水平地面间的动 摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用 听课记录] F=10N的水平力推木块B,假设最大静摩擦力 等于滑动摩擦力，则力F作用后 A.木块A所受静摩擦力大小为10N B.木块B所受静摩擦力大小为2.0N C.木块B所受静摩擦力为0 3.“动一静”突变 D.弹簧的压缩量变为2.5cm 在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物 [听课记录] 体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作 用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。 [例3](2026·江苏阜宁市开学考) 把一重力为G的物体，用一个水平 的推力F=k:(k为大于0的恒量， 2.“静一动”突变 1为时间)压在竖直的足够高的平整 物体在静摩擦力和其他力共同作用下处于相对： 墙面上（如图），从1=0开始，物体所受的摩擦力 静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持 F:随1的变化关系是 相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变” 成滑动摩擦力。 [例2]如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱 子施加一斜向上的拉力F,保持拉力的方向不 变，在拉力F的大小由零逐渐增大的过程中（箱： 21 精品教辅·智慧人生 高三总复习·物理 [听课记录] 听课记录] 4.“动一动”突变 +/总结提升/++++++…+++++++++ 物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速 1.静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物 度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静 体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在 止，则物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向 最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑 发生改变。 [例4]（多选）如图所示，足够 动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到 长的传送带与水平面夹角为0， 最大值。 以速度o逆时针匀速转动。 2.滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小 在传送带的上端轻轻放置一个 与接触面的动摩擦因数和接触面受到的正 质量为m的小木块，小木块与 传送带间的动摩擦因数a<tan0,则下列选项中 压力均成正比，发生相对运动的物体，如果 ; 能客观地反映小木块所受的摩擦力和运动情况 接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受 的是 到的正压力发生变化，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。 跟踪训练 1.(2026·北京海淀模拟)如 时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到 图所示，木块A、B分别重 时刻，F减小为零。物体所受的摩擦力F,随时 50N和60N,它们与水平地面间的动摩擦因数 间1变化的图像可能是 均为0.20，夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm, 弹簧的劲度系数为400N/m,系统置于水平地面 上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静 摩擦力等于滑动摩擦力)。现用F=2N的水平 拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦 3.如图所示，斜面固定在水平地 力分别记为FA和FB,弹簧弹力大小为F1,则 面上，倾角为37(sin37°=0.6， A.FiA=10 N cos37°=0.8)。质量为1kg的 37 B.FA的方向水平向左 滑块以初速度从斜面底端沿斜面向上滑行 C.FiB=6N (斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为 D.F=6 N 0.7),则该滑块所受摩擦力F:随时间变化的图 2.（多选)(2026·河南濮阳市检 测)如图所示，用水平力F拉 F 像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度 着一物体在水平地面上做匀速直线运动，从1=0 vo的方向为正方向，g取10m/s2) 精品教辅·智慧人生 22 第二章 相互作用 :4.(多选)如图所示，一质量为的 +F/N 物块在倾角0=60°的粗糙斜面上， 0 用一个与斜面底边平行的力F 5.6 ”受(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( F/N 5.6 、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 D.若撤掉该外力F,此物块仍静止不动 第7课时 力的合成与分解 【目标要求】1.会应用平行四边形定则及三角形定则求合力。2.能利用效果分解法和正交分解法计算 分力。 考点一共点力的合成 1.合力与分力 (2)当两个力反向时，合力最小，为 ;当 (1)定义：如果一个力单独作用的效果跟某几个 两个力同向时，合力最大，为 力共同作用的效果相同，这个力叫作那几个力的：[判断正误] ,那几个力叫作这个力的 1.合力和分力可以同时作用在一个物体上。 (2)关系：合力与分力是 关系。 () 2.力的合成 2.两个力的合力一定比任一分力大。 (1)定义：求几个力的 的过程。 3.两分力同时增大1倍，合力也增大1倍。() (2)运算法则 :4.两分力都增加10N,合力也增加10N。() ①平行四边形定则：求两个互成角度的分力的合：，讨论交流 力，可以用表示这两个力的有向线段为 作1，互成角度的两个力，其中一个力增大后，合力一 平行四边形，这两个邻边之间的 就表示合 定增大吗？请作图说明。 力的大小和方向。如图甲所示，F1、F2为分力，F 为合力。 F平移 ②三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起 来，第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的 为合矢量。如图乙所示，F1、F2为分2.(1)有三个共点力F1=8N,F2=7N,F3=10N, 力，F为合力。 则这三个力合力的最大值为 N,最小值 3.两个共点力的合力大小的范围： ≤F≤ 为 N。 (2)有三个共点力F1=8N,F2=7N,F3=16N, (1)两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大 则这三个力合力的最大值为 N,最小值 而 为 N。 23 精品教辅·智慧人生B错误：人和竹筏相对静止，且减速滑行，人和！的摩擦力向右，A错误；对除第1张白纸外的所：正确：另一种是当拉力为零前，物体已静止，则物 竹筏的重心要在竹筏所在竖直面上才能保持： 有白纸进行研究，处于静止状态，水平方向受到： 体先受到滑动摩擦力，后受到静摩擦力，滑动摩擦 相对稳定，故C正确；人和竹竿构成的整体在！ 第1张白纸的滑动摩擦力，方向与滚轮的运动： 力大小不变，静摩擦力的大小与拉力相等，而此时 减速滑行，受到的合力不为零，根据力的作用 方向相同，刺根据平衡条件知，最后1张白纸受 拉力小于滑动摩擦力大小，D正确，B、C错误。] 线和重心的关系可知整体的重心与杆受到合 到纸槽底座的摩擦力方向与滚轮的运动方向相，3.C[滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由 力作用线应该在同一竖直面上，故D正确。 反，即水平向左，B错误；根据题意，因上一张白· F=FN和FN=ngcos0,联立解得F=5.6N, 故选CD。 纸相对下一张白纸向右滑动或有向右滑动的趋： 方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由 答案CD 势，则上一张白纸受到下一张白纸的摩擦力一！ 于重力的分力gsin0>umgcos0,滑块下滑， 考点二 定向左，那么下一张白纸受到上一张白纸的摩！ 滑块所受的滑动摩擦力大小不变，方向沿斜面 1.(1)形变 (2)②弹性形变(3)相反 擦力一定向右，C正确：正常情况下单张纸打印： 向上，故C项正确。] 2.(2)没有 一定 必须满足滚轮与白纸之间的最大静摩擦力大于4.BD[对物块受力分析，如 4.(1)形变量 纸与纸之间的滑动摩擦力，则41>42，D正确。 图所示，在斜面内根据平衡 讨论交流 答案CD 条件， (1)轻绳、轻杆(2)轻杆(3)轻杆 重难突破2摩擦力的突变问题 则有F,=√F+(mgin 例2]解析A中小球处于静止状态，重力和：汇例1门解析力F作用后，假设木块B仍静止，！ =ng,故A错误，B正确：当 绳的弹力平衡，斜面与小球之间不可能产生弹！ 对木块B受力分析可知，在水平方向上受到水： 撒去外力之后，只需要沿斜 mgsin 力，否则小球不可能静止，故A中小球只受一 平向右的弹力及向左的推力，设B所受摩擦力 个弹力作用，故A错误：B中水平面对小球有弹 方向水平向右，根据平衡条件可知，F一F学 面向上且大小为号mg的摩擦力就可以使物块 力作用，由于F的作用，小球与斜面之间产生· F,根据胡克定律可知F一k△x=400×2.0×! 平衡，故此物块仍静止不动，故C错误，D 弹性形变，所以斜面和小球之间有弹力作用，故 102N=8N,解得F=2.0NFm-Gg= 正确。] B中小球受两个弹力作用，故B正确：C中小球： 10N,假设成立，故B正确，C错误：木块B静止， 第7课时力的合成与分解 在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处 弹簧压缩量保持不变，木块A受力情况不变，仍！考点 于静止状态，因此小球受两个弹力作用，故C! 正确：D中竖直面对小球没有弹力作用，否则小 保持静止状态，故Fa=F#=8N,故A、D1.(1)合力分力(2)等效替代 错误。 2.(1)合力(2)①邻边对角线②有向线段 球不可能处于静止状态，故D错误。 答案B 答案BC 3.F1-F2F1+F2(1)减小(2)F1-F2 :[例2]解析F与水平方向的夹角为0，箱子处 F十F [例3]解析由几何关系可知每根弹簧此时的！ 于静止状态时，根据平衡条件得，箱子所受的静判断正误 长度为l=√1.2十h2=10cm,此时每根弹簧与， 摩擦力为F,=Fcos0,F增大，F,增大；当拉力1.×2.× 3./4.× 8 竖直方向夹角为tan0= -号，可知0=53， 达到一定值，箱子开始运动，静摩擦力变为滑动讨论交流 6 摩擦力，由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，1，不一定。如图，F:增大 由平衡条件可知3k(1一l。)c0s53°-mg,可得： 故摩擦力有个突然减小的过程：箱子运动时，所！ 后，合力F可能减小，可 k-5Nm,故B正确 受的支持力Fv=G-Fsin0,F增大，FN减小，： 能不变，可能增大。 1 答案B 此时箱子受到的滑动摩擦力F,=FN减小，选2.(1)250(2)31 项A、C,D错误，B正确 (3)如果一个力的大小处于另外两个力的合力大 考点三 答案B 小范围之内，则其合力的最小值为零，即F 1.相对运动相对运动趋势 [例3]解析推力F=Fx=kt,开始物体沿墙： 2.(1)粗糙(2)压力 (3)相对运动 相对运动： O,否则Fm=F,一(F十F)(F:为三个力中 面竖直向下滑动，F:一：FN一kt为正比例函 最大的力)。 趋势 3.相对运动相对运动趋势 数，当F,增大到大于G时，物体开始做减速运：汇例门解析根据力的平行四边形定则作图， 动，F继续增大，当速度减为零时，物体静止， 4.(1)FN(2)0Fm 如图，根据几何关系可知F,=√2F,故选C。 此时摩擦力为静摩擦力，大小等于物体的重力 5.一定有不一定有 且不再变化，故B正确。 判断正误 答案B 1.×2.×3./4.× 「例4]解析当小木块速度小于传送带速度 [例4]解析桌子为一次注塑成型的塑科桌，！ 时，小木块相对于传送带向上滑动，受到的滑动 静止在水平地面上，对桌子进行分析，受到重： 摩擦力沿传送带向下，加速度a一gsin0十！ 力、地面的支持力，重力与支持力的方向均沿竖， gCos0;当小木块速度达到传送带速度时，由} 直方向，因此桌子在水平方向没有运动趋势，即 于a<tan0,即mngcos mgsin0,小木块所受 塑料桌桌脚不受地面的摩擦力作用，故A正· 合力不为零，方向沿传送带向下，所以速度继续！ 答案C 确，C错误：对“人字梯”左侧半边梯子进行分 增加，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突支[例2]解析无风时，地面对风动石的作用力 析，受到重力、地面的支持力、右侧半边梯子向 为沿传送带向上，加速度a=gsin0-gcos0,ai 方向竖直向上，与重力平衡，大小为F1=mg, 左的弹力和地面水平向右的摩擦力作用，同理！ 变小，则v-t图像的斜率变小，B、D正确。 当受到一个水平风力时，地面对风动石的作用 可以判定，右侧半边梯子受到地面水平向左的 答案BD 力与竖直向下的重力及水平方向的风力F,三 摩擦力作用，故B、D错误。 !跟踪训练 力平衡，根据平衡条件可知，地面对风动石的作 答案A 1.C[未施加F时，木块A,B受力平衡，所受静：用力大小为F:=WF+(mg),故F:大于 [例5]解析由题意知沙发与地面间的滑动摩！摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为F,=kx=: F1。故选A。 擦力大小F潘=80N,则由F潘=μg,解得沙！ 400N/m×0.01m=4N,木块B与地面间的最！答案A 发与地面之间的动摩擦因数为μ=800六 -80N 大静摩擦力Fm=:Gg=0.20×60N=12N,考点二 三角形 0.1,故A错误：由题意知沙发与地面间的最大！ 木块A与地面间的最大静摩擦力FAm=4GA=1,平行四边形 0.20×50N-10N;施加F后，对木块B有F+2.(1)效果 静摩擦力为96N,所以若用90N的水平力推 F<Fm,木块B仍然静止，所受摩擦力仍为！判断正误 这个静止的沙发，沙发不动，沙发所受的摩擦力 静摩擦力，其大小F=F十F=2N十4N=!1,2.× 大小与推力相等，即为90N,故B错误；若用： 6N,方向水平向左，故C正确：因为A、B仍然：[例3]解析将力F与重力 96N的水平力推这个已经在运动的沙发，此时沙 静止，弹簧弹力不变，F1=4N,故D错误：施加；G的合力F十G根据平行四 发所受的摩擦力为滑动摩擦力，大小为80N,故： 2N的F之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍： 边形定则分解如图 C错误：小王盘腿坐在运动的沙发上，想使小王 为静摩擦力，大小为FA=F=4N,方向水平 和沙发保持匀速直线运动，则小李的水平推力！ 向右，故A、B错误。] 根据几何关系可得六G 2Fx 为F=a(G王十Gy发)=140N,故D正确。 2.AD[由题意可知，开始物体做匀速直线运动， sin9,解得FN= F+G 0F+G 答案D 拉力等于滑动摩擦力，从=0时刻，拉力F开！ 2 [例6]解析第1张白纸相对于滚轮的运动趋 2sin 始均匀减小，1时刻拉力减小为零，出现的摩擦 势与滚轮的运动方向相反，则受到滚轮的静摩 故选B。 力有两种可能，一种是当拉力为零时，物体仍在滑！ 擦力方向与滚轮的运动方向相同，即受到滚轮 答案B 动，则受到的一直是滑动摩擦力，即大小不变，A 456